Nell’ambito del progetto GENDIS, relativo all’analisi ed alla valutazione dei sistemi di generazione elettrica distribuita, uno degli argomenti di particolare interesse è lo studio delle possibili integrazioni tra diversi sistemi innovativi di generazione, ed in particolare l’integrazione tra pile a combustibile e turbine a gas di piccola taglia (microturbine) col fine di ottenere piccoli impianti di elevata efficienza elettrica e ridotto impatto ambientale. In questo contesto anche il problema del contenimento o della riduzione delle emissioni di CO2, da tempo all’attenzione della comunità scientifica ed industriale, può trovare un’interessante soluzione. In questo documento viene esaminata e modellizzata una possibile configurazione relativa ad un impianto integrato di generazione distribuita, alimentato a gas naturale, che implementa anche la cattura del CO2 prodotto. L’impianto cogenerativo modellizzato è costituito da una pila a combustibile a carbonati fusi (MCFC) integrata con una o due microturbine a gas. L’idea alla base dello studio è di sfruttare la capacità intrinseca di una pila a combustibile MCFC di concentrare il CO2 nella sua corrente anodica, con conseguenti vantaggi impiantistici ed energetici per la successiva operazione di separazione della stessa dai gas esausti dell’intero impianto di generazione. L’attività svolta è stata focalizzata sui seguenti argomenti: • identificazione di una configurazione d’impianto di generazione distribuita basato su una pila a combustibile a carbonati fusi (MCFC) integrata con una microturbina a gas, idonea anche per la riduzione delle emissioni di CO2; • modellazione, mediante codice di simulazione stazionaria, della configurazione risultata più promettente sulla base di una prima valutazione; • analisi e valutazione critica dei risultati della modellazione. Lo studio ha portato all’identificazione di una configurazione proponibile per un impianto cogenerativo integrato di piccola taglia (circa 1 MWe), in grado di coniugare le esigenze di semplicità e buona efficienza elettrica globale, tipiche di un impianto di generazione distribuita, con la possibilità di ridurre sensibilmente anche le emissioni di CO2. Per la configurazione impiantistica cogenerativa identificata, la modellazione ha quantizzato il rendimento elettrico globale ottenibile in un campo compreso tra 37 % (con pila MCFC e una sola microturbina) e 43 % (con pila e due microturbine). La produzione elettrica netta conseguibile è pari rispettivamente a 813 kWe e 956 kWe. In aggiunta, l’impianto rende disponibili anche 1200 kW termici complessivi nel primo caso o 790 kW nel secondo.

Per entrambi i casi analizzati l’abbattimento del CO2 ottenibile è pari a 41.3 %, con emissioni specifiche pari rispettivamente a 246 g CO2 / kWh per lo schema base e 209 g CO2 / kWh per la configurazione con due microturbine. Ottimizzando i flussi interni dell’impianto e migliorando i recuperi termici, azioni da pagare ovviamente con una maggior complessità impiantistica e maggiori costi di investimento, si ritiene che questi valori, già ottimi, possano essere abbondantemente migliorati.