Approvvigionamento energetico innovativo e sostenibilegrazie alla cella combustibile
L'uso della cella combustibile come sistema di trazione per i carrelli elettrici per trasporti interni è un concetto futuro molto promettente.
Utilizzo dell'idrogeno come tecnologia di azionamento nell'intralogistica
La cella combustibile trasforma direttamente in energia elettrica, e senza passaggi meccanici intermedi, l'energia chimica dell'idrogeno liquido mediante l'ossigeno atmosferico. Il calore aggiuntivo che si sviluppa è utilizzabile e assicura un altissimo grado di efficienza. Rispetto alle batterie, le celle combustibili sono inoltre più leggere, affidabili, silenziose e richiedono poca manutenzione. L'idrogeno può essere accumulato in forma compatta a lungo termine e in maniera decentralizzata, consentendo di rifornire i carrelli in pochi minuti. Un ulteriore e importante vantaggio consiste nell'assenza di emissioni, dato che il prodotto di scarto della cella combustibile è pura acqua.
La cella combustibile è costituita da due elettrodi (anodo e catodo) e da una membrana di elettrolito che separa i due elettrodi e i gas, ma consente il trasporto di determinati ioni. Il combustibile viene continuamente alimentato verso l'anodo e l'ossigeno atmosferico verso il catodo.
Con la reazione chimica gli ioni di idrogeno scorrono dall'anodo al catodo, dove si legano con l'ossigeno formando acqua, producendo corrente continua con una tensione massima di 0,7 V per ogni cella. Per ottenere valori di tensione più elevati, si collegano in serie più celle combustibili in un cosiddetto “stack”. Un inverter trasforma la corrente continua così prodotta in corrente alternata. Il calore residuo della cella combustibile viene separato mediante un circuito di raffreddamento e può essere utilizzato ai fini del riscaldamento.
Fronius HyLOG-Fleet: leader nello sviluppo della cella combustibile
Fronius si occupa già dal 2001 dello sviluppo di tecnologie innovative per rendere utilizzabile l'idrogeno come fonte energetica per varie applicazioni, realizzando con successo vari progetti di ricerca in collaborazione con grandi aziende e istituti di ricerca, e ne sono previsti molti altri in futuro.
Con il nome Fronius HyLOG Fleet abbiamo sviluppato un sistema a celle combustibili per carrelli per trasporti interni, presentato per la prima volta nel 2011 insieme al fornitore di carrelli elevatori e partner di progetto Linde Material Handling. HyLOG Fleet viene attualmente impiegato con carrelli per trasporti interni di Classe 3, ossia carrelli da magazzino con seduta o piattaforma fissa. Rispetto alla batteria, la cella combustibile offre numerosi vantaggi: tempo di carica di pochi minuti rispetto a 7-12 ore, eliminazione della necessità di allestire locali e stazioni di ricarica, assenza di emissioni e quindi estrema redditività ed ecocompatibilità.
Le possibilità di impiego della cella combustibile vanno dai carrelli per trasporti interni per l'intralogistica alle macchini edili e agricole, fino ai veicoli per il trasporto urbano. I numerosi vantaggi della cella combustibile (efficienza energetica, assenza di emissioni, semplicità di manutenzione e disponibilità elevata) hanno già dato prova di sé nell'impiego pratico.
Progetti di rifermento
I dieci carrelli elevatori a piccola alzata della ditta Linde sono dotati di un azionamento ibrido con celle combustibili di Fronius, costituito da un serbatoio di idrogeno, una pila a combustibile da 24 V (che trasforma l'idrogeno in energia elettrica) e una batteria agli ioni di litio (che accumula l'energia elettrica prodotta e funge da batteria da trazione). Per rifornire la flotta, il gruppo energetico OMV ha installato la prima stazione di rifornimento indoor di idrogeno d'Europa. Il progetto riceve sovvenzioni statali da parte del fondo per il clima e l'energia del Governo federale austriaco.
L'obiettivo della E-LOG-Biofleet consiste nell'aumentare la produttività e la redditività di DB Schenker, e contemporaneamente anche l'ecocompatibilità e l'efficienza energetica. Tutti i partecipanti del consorzio si augurano di raccogliere grazie al progetto importanti informazioni da riversare nello sviluppo della cella combustibile fino alla produzione in serie.
Nell'ambito del progetto pilota, presso lo stabilimento OMV di Auersthal, in Bassa Austria, è stato realizzato un impianto “Power to Gas” e sviluppato un elettrolizzatore ad alta pressione che separa l'acqua in idrogeno e ossigeno con l'ausilio dell'energia eolica. L'idrogeno prodotto in maniera sostenibile viene alimentato direttamente nella rete ad alta pressione della stazione di compressione OMV di Auerstahl, consentendo di accumulare in maniera flessibile il gas e di trasportarlo fino alle utenze.
Insieme, i partner del progetto testano dal punto di vista tecnico e secondo le condizioni generali dettate dalla normativa che regola le autorizzazioni il modo in cui è possibile alimentare in maniera ottimale l'idrogeno rinnovabile nella rete di distribuzione di gas naturale e, nel caso ideale, imbottigliare e utilizzare l'idrogeno nella mobilità. In combinazione con le valutazioni normative, economiche ed ecologiche dell'Istituto per l'energia, le aziende vogliono porre le basi per un'implementazione su larga scala di questa innovativa tecnologia.
Il progetto H2IntraDrive, nato dalla collaborazione tra la cattedra per Sistemi di trasporto, flusso dei materiali e logistica del Politecnico di Monaco di Baviera, BMW Group e Linde Material Handling, si poneva come obiettivo lo studio del dispendio di risorse per i carrelli per trasporti interni azionati a idrogeno nelle reali condizioni d'uso. A tale scopo la casa automobilistica ha messo a disposizione il suo stabilimento produttivo di Lipsia, presso il quale sono state condotte prove su vari elevatori a forche e trattori per treni rimorchiatori.
Per questo progetto Fronius ha allestito due treni rimorchiatori P30 di Linde con la sua innovativa tecnologia a celle combustibili HyLOG Fleet. Il sistema è costituito da un serbatoio di idrogeno, una cella combustibile da 24 V (che trasforma l'idrogeno in energia elettrica) e una batteria agli ioni di litio (che accumula l'energia elettrica prodotta e funge da batteria da trazione). Inoltre, per poter rifornire i carrelli direttamente nel capannone, BMW ha realizzato presso lo stabilimento la prima stazione di rifornimento indoor per i carrelli per trasporti interni azionati a idrogeno della Germania.
L'azienda si augura di ottimizzare a lungo termine la sua intralogistica grazie al progetto, nell'ambito del quale i ricercatori hanno potuto raccogliere preziose conoscenze su fabbisogno energetico, autonomia, durata e uso dei carrelli per trasporti interni, estremamente utili per l'ulteriore sviluppo della tecnologia a celle combustibili.
Insieme ai partner di progetto LADOG, ElringKlinger, Heinzmann e il Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE), Fronius sviluppa un gruppo propulsore per veicoli di lavoro e commerciali (abbreviato, ELAAN), che dovrà essere impiegato, tra l'altro, nella logistica comunale, nell'orticoltura e nella costruzione di strade, nello smaltimento dei rifiuti e per i servizi di sgombero e nettezza urbana. Un motore elettrico assicura un funzionamento affidabile, silenzioso, a basso inquinamento ed energeticamente efficiente.
L'elevato fabbisogno energetico dei veicoli viene coperto da una cella combustibile “Range Extender” in combinazione con una batteria (che funge da riserva di potenza e di energia). Un accumulatore per idrogeno di massimo 350 bar assicura l'autonomia necessaria del veicolo con un tempo di rifornimento inferiore a tre minuti e un'elevata disponibilità. Grazie ai prototipi, il progetto ELAAN dovrebbe raccogliere preziose conoscenze sull'idoneità all'impiego quotidiano dell'innovativo sistema di azionamento.
