La prima parte di questo rapporto è dedicata alla presentazione e discussione dei risultati recentemente riportati dalle principali società attive nel settore delle applicazioni residenziali di celle PEM. Il settore è in rapida evoluzione e rispetto all’ultimo documento emesso (Scagliotti 2001) sono emerse importanti novità. Alcune società hanno cessato completamente la propria attività sulle pile a combustibile, altre hanno sensibilmente modificato i loro programmi di sviluppo. Il lancio di prodotti commerciali a costi competitivi non è atteso per l’immediato futuro e restano da superare alcune barriere tecnologiche. L’interesse verso le possibili applicazioni delle pile a combustibile per applicazioni cogenerative, anche di piccolissima taglia (microcogenerazione domestica) rimane comunque molto elevato. Il mercato potenziale è infatti ampio e le tendenze in atto nel sistema elettrico potrebbero favorire lo sviluppo di questi generatori. Un numero significativo di prototipi è stato realizzato e provato dalle principali società attive nel settore in Nord America, Europa e Giappone. Una decina di unità da 250 kW è stata realizzata e sperimentata da Ballard in joint venture con ALSTOM in Europa e con Ebara in Giappone, con risultati positivi sui componenti più critici, ma con una limitata disponibilità in rete delle prime unità installate per guasti a componenti convenzionali del Balance of Plant. La recente revisione dei programmi di sviluppo di Ballard sembra allontanare nel tempo lo sviluppo e la sperimentazione di una nuova serie di unità cogenerative di questa taglia. Un’estesa campagna di prove su centinaia di unità è stata avviata da Plug Power in collaborazione con aziende elettriche e con Vaillant, azienda leader nel settore delle caldaie a gas domestiche. Anche le poche aziende che sviluppano sistemi per microcogenerazione domestica basati sulla tecnologia di cella SOFC come Sulzer Hexis e Global Thermoelectric, sono uscite dalla fase di prova in laboratorio ed hanno avviato campagne di prova presso utenze reali di numerose unità. La seconda parte del documento è dedicata a valutazioni energetiche ed economiche di applicazioni residenziali di pile a combustibile PEM nella realtà italiana. Il modello impiegato per l’analisi è PRODEST (PROduzione Distribuita Economia STimata), già descritto in precedenti rapporti (Martini, 2000), (Martini e Scagliotti, 2001). La banca dati relativa al sistema tariffario, inclusa nel modello, è stata aggiornata con l’introduzione di tutte le modifiche intervenute fino al 01/01/2003, inclusa la transizione Lira-Euro. Sono stati presi in considerazione solo sistemi di cogenerazione, gli unici verosimilmente in grado di raggiungere la soglia di convenienza economica sul mercato elettrico. La taglia è quindi sempre determinata in funzione della richiesta di calore dell’utenza. E’ stato innanzitutto riesaminato il caso di sistemi da 245 kW (tipo P2B ALSTOM Ballard) per verificare l’incidenza delle variazioni tariffarie intervenute nel frattempo. I risultati ottenuti hanno confermato quanto emerso nel 2001 (Martini e Scagliotti, 2001): i margini sono sostanzialmente positivi per un costo del sistema dell’ordine di 1000 euro/kW e con una totale copertura del fabbisogno termico da parte del sistema a pila combustibile

L’attenzione è stata quindi posta su sistemi di pochi kW per microcogenerazione domestica. Sono stati studiati tre differenti casi, caratterizzati da un’utenza con bassi consumi sia elettrici che termici, con medi consumi sia elettrici che termici ed infine con medi consumi termici e più alti consumi elettrici. Sono state esaminate due distinte modalità di gestione dei microcogeneratori PEM: i) proprietà e gestione da parte di un’azienda di servizi energetici; ii) proprietà e gestione autonoma da parte dell’utente (autoproduzione). Il primo caso appare al momento l’unico realisticamente praticabile, in grado di valorizzare adeguatamente l’energia prodotta e minimizzare i costi di manutenzione. Anche per sistemi di microcogenerazione da pochi kW la soglia di convenienza è stata ottenuta attorno a 1000 euro/kW. In questo caso tuttavia, la minor efficienza complessiva del sistema rispetto a quello da 245 kW obbliga a ridurre, a parità di consumi dell’utenza considerata, la potenza elettrica installata almeno del 25% e ad aggiungere una caldaia ausiliaria di opportune dimensioni per garantire la copertura della richiesta termica.