Questo progetto prende forma partendo dalle politiche di incentivazione europee indirizzate anche a temi non direttamente collegati tra loro, ma che si cercherà di avvicinare con l¿utilizzo dell¿idrogeno come vettore energetico. L¿utilizzo di un idrogeno verde (prodotto da rinnovabili) viene incoraggiato dalla Comunità Europea così come le politiche di riduzione dei consumi e delle emissioni degli edifici. Una tecnologia capace di soddisfare queste richieste può essere rappresentata dalla Celle ad Ossidi Solidi reversibili (rSOC), che offrono in un¿unica tecnologia le funzioni di un elettrolizzatore e di una cella a combustibile. Questa dualità permette di immagazzinare il surplus di energia sotto forma di idrogeno, che poi verrà utilizzato per generare elettricità nei momenti di calo della produzione, condizione verificata con la presenza di fonti rinnovabili non programmabili. Le rSOC, lavorando a temperature superiori ai 750°C, permettono anche la valorizzazione del calore di scarto ad alta temperatura che può essere utilizzato negli impianti di riscaldamento o nei preriscaldamenti dell¿aria. Questa tecnologia è stata finora principalmente studiata per applicazioni in grande scala, solo da poco si sta pensando di adattarla anche ad edifici di dimensioni più contenuti come case, palazzi o uffici. Questo apre una nuova ed interessante sfida soprattutto per quel che riguarda la gestione e l¿utilizzo dell¿energia termica nei mesi estivi. In contesti simili, si è cercato di sfruttare questa fonte di calore ricorrendo a chiller ad assorbimento (AC) ma in letteratura è chiara la penuria di simulazioni dinamiche. Questo lavoro cercherà di colmare, in parte, questa lacuna simulando l¿accoppiamento rSOC-AC, con l¿attenzione di indirizzarlo seguendo le due grandi direttrici di impegno europeo nel sostegno dell¿uso idrogeno verde e della riduzione dei consumi e delle relative emissioni degli edifici.
Come descritto nello stato dell¿arte, le rSOC di per sé sono ancora un tema quasi pionieristico visto l¿elevato contenuto tecnologico necessario al loro sviluppo. In letteratura è possibile trovare ridotte informazioni sulle SOEC o sulle SOFC, soprattutto se si tratta di loro casi applicativi. Quando invece si sposta l¿attenzione sulla loro versione reversibile, la quantità di informazioni diminuisce ancora di più, a testimonianza del fatto dell¿innovatività del tema stesso.
Un'altra caratteristica che riduce ulteriormente le informazioni attualmente disponibili in letteratura, che testimonia i possibili progressi raggiungibili da questo lavoro, è la taglia della rSOC che si vuole andare ad analizzare. Nei documenti consultabili, queste tecnologie vengono spesso studiate in un sistema composto da un impianto di produzione FER di grande taglia, in modo tale da stabilizzare la loro non programmabilità, mentre la loro produzione termica viene distribuita tramite un sistema di teleriscaldamento ad un vicino quartiere. Una rSOC inserita in questo contesto ha di solito una taglia nella scala dei MW. Nel nostro caso, la ricerca verrà focalizzata su sistemi di taglia inferiore ai 100 kW, aprendo quindi a scenari per il momento non ancora in piena fase di studio. Discorso diverso per i chiller ad assorbimento, infatti quest¿ultimi ormai hanno raggiunto una loro maturità commerciale e sono presenti in varie taglie e non rappresentano, se prese singolarmente, un¿innovazione come nel caso delle rSOC. Allo stesso tempo, lo studio di impianti ibridi con AC e sistemi rinnovabili di produzione del calore, il cosiddetto solar cooling, è stato studiato ed ha portato ad ottimi risultati in termini di prestazioni ed efficienze. Come visto, le AC in alcuni casi sono già state studiate accoppiate con delle FC, soprattutto SOFC e non rSOC per precisione, ma si riscontra una esiguità di informazioni inerenti simulazioni dinamiche, che noi supereremo con questo nuovo lavoro. Le rSOC più avanzate, come quella che verrà studiata, riescono a fornire calore sia quando lavorano come SOFC, essendo un processo esotermico, ma anche quando sono in modalità SOEC pur essendo quest¿ultimo un processo endotermico. Un attento dimensionamento dello storage termico, asservito alla modalità SOFC, permette l¿autosostentamento delle reazioni necessarie durante la modalità SOEC, con una sostanziale riduzione dei costi di mantenimento.
Considerando che entrambe le operazioni sono condotte a temperature superiori ai 750 °C, è sempre possibile valorizzare il calore di scarto, non più utile alle reazioni chimiche ma di elevata qualità per una AC. Partendo da questi presupposti, il lavoro innovativo e l¿avanzamento delle conoscenze sull¿attuale stato dell¿arte, si baserà su un modello di simulazione in linguaggio MATLAB per poter riprodurre vari scenari e strategie di pilotaggio per un sistema di trigenearazione basato sul binomio rSOC-AC. Questo innovativo sistema di trigenerazione, basato principalmente su solo due tecnologie sarà in grado di offrire anche un quarto servizio all¿edificio, ossia lo storage tramite idrogeno della produzione in eccesso da FER.
L¿estensione delle simulazioni verrà fissata ad un anno con risoluzione oraria. Le risoluzioni delle simulazioni saranno così in grado, da un lato di far apprezzare i cambiamenti stagionali dei carichi, dove in estate sicuramente sarà predominante l¿effetto dell¿AC, dall¿altro permetterà di vedere ora per ora come il sistema ibrido rSOC-AC possa fronteggiare le richieste dell¿edificio e la produzione da FER. Questi presupposti, non trovano riscontro diretto in letteratura, ma solo trattazioni similari, che garantiscono il possibile esito positivo di tale investigazione. Un¿architettura di sistema cosi pensata sarà in grado di offrire flessibilità e risparmio energetico. Cercando di utilizzare al massimo il solo contributo da FER, anche se la rSOC può attingere al gas di rete per il suo funzionamento, si vorrà dimostrare come quanto proposto rappresenti un razionale stratagemma energetico che va nella direzione della riduzione dei consumi e delle emissioni legate alle attività del settore degli edifici commerciali e residenziali.