ITTO20100057A1 - Gestione del funzionamento di un impianto di produzione di energia elettrica da idrogeno e di idrogeno da energia elettrica - Google Patents

Gestione del funzionamento di un impianto di produzione di energia elettrica da idrogeno e di idrogeno da energia elettrica Download PDF

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ITTO20100057A1
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Luca Baldini
Pierpaolo Cherchi
Giuseppe Gianolio
Simone Silvini
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Electro Power Systems Spa
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“GESTIONE DEL FUNZIONAMENTO DI UN IMPIANTO DI PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA DA IDROGENO E DI IDROGENO DA ENERGIA ELETTRICA”
SETTORE TECNICO DELL’INVENZIONE
La presente invenzione si riferisce alla gestione del funzionamento di un impianto di produzione di energia elettrica da idrogeno tramite celle a combustibile (generatore elettrico) e di idrogeno da energia elettrica tramite celle elettrolitiche (elettrolizzatore).
STATO DELL’ARTE
Com’è noto, le celle a combustibile rappresentano una delle soluzioni tecnologicamente più promettenti per l’utilizzo di idrogeno come vettore energetico. Esse sono dispositivi che, sfruttando una reazione elettrochimica, possono convertire energia chimica in energia elettrica. In una singola cella a combustibile si svolgono contemporaneamente due semireazioni, rispettivamente all’anodo e al catodo. Anodo e catodo di una cella a combustibile sono separati da un elettrolita, tipicamente costituito da una membrana di un polimero solfonato in grado di condurre protoni, i cui lati opposti sono rivestiti da uno strato di un’opportuna miscela catalitica (ad esempio a base di Pt). L’elettrolita è generalmente saturato con un fluido di trasporto ionico (ad esempio acqua) di modo che gli idrogenioni possono attraversarlo dall’anodo al catodo.
La reazione complessiva che si svolge in una cella a combustibile è:
(1) che è accompagnata dallo sviluppo di calore e di energia elettrica e risulta dalla somma di due semireazioni che si svolgono rispettivamente all’anodo e al catodo:
(2) (3). All’anodo, quindi, viene alimentato l’idrogeno che diffonde all’interno dello strato catalitico e vi si dissocia in idrogenioni ed elettroni, i quali, essendo la membrana ad essi è impermeabile, viaggiano lungo un circuito elettrico esterno verso il catodo, generando una corrente elettrica e la corrispondente differenza di potenziale. Al catodo viene invece alimentata una miscela gassosa contenente ossigeno, che reagisce con gli idrogenioni che hanno attraversato l’elettrolita e gli elettroni provenienti dal circuito elettrico esterno.
È necessario che i gas reagenti siano umidificati perché è proprio grazie alle molecole d’acqua che avviene il passaggio dei protoni attraverso la membrana polimerica: un grado di umidità troppo basso porta ad una maggiore difficoltà di passaggio di protoni dal compartimento anodico a quello catodico, con conseguente diminuzione delle prestazioni della cella a combustibile, mentre un grado di umidità troppo elevato condensa in stato liquido con conseguente occlusione dei siti catalitici e diminuzione delle prestazioni della cella a combustibile.
Poiché alla reazione (1) è associata la generazione di una ben definita tensione elettrica massima, al fine di raggiungerne una più elevata, generalmente si collegano in serie una molteplicità di celle a combustibile così da costituire uno stack.
In una tipologia di impianti di produzione di energia elettrica da idrogeno tramite celle a combustibile, l’idrogeno necessario al funzionamento dell’impianto è stoccato in bombole, le quali devono necessariamente essere sostituite periodicamente per reintegrare l’idrogeno utilizzato.
Per ovviare a questo inconveniente, una differente tipologia di impianti di produzione di energia elettrica da idrogeno utilizza celle a combustibile rigenerative o reversibili, le quali vengono fatte funzionare in modo inverso per produrre idrogeno a partire dall’energia elettrica prodotta.
Sempre per ovviare a questo inconveniente, sono altresì stati proposti impianti di produzione di energia elettrica da idrogeno tramite celle a combustibile e di idrogeno da energia elettrica tramite celle elettrolitiche in cui un elettrolizzatore basato su celle elettrolitiche è affiancato ad un generatore elettrico basato su celle a combustibile per reintegrare l’idrogeno da questo consumato. In tali impianti di produzione, però, manca una strategia integrata di gestione del funzionamento dei sistemi di produzione di idrogeno e di generazione di energia elettrica sulla quale l’utente possa intervenire anche in relazione alle condizioni locali momentanee.
OGGETTO E RIASSUNTO DELL’INVENZIONE
Scopo della presente invenzione è pertanto quello di realizzare un impianto di produzione di energia elettrica da idrogeno tramite celle a combustibile e di idrogeno da energia elettrica tramite celle elettrolitiche, il quale superi gli inconvenienti descritti.
Secondo la presente invenzione, viene fornito un impianto di produzione di energia elettrica da idrogeno tramite celle a combustibile e di idrogeno da energia elettrica tramite celle elettrolitiche, come definito nelle rivendicazioni allegate.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La Figura 1 mostra lo schema a blocchi di un impianto di produzione di energia elettrica da idrogeno tramite celle a combustibile e di idrogeno da energia elettrica tramite celle elettrolitiche;
la Figura 2 mostra l’andamento della tensione elettrica di una singola cella a combustibile in funzione della densità di corrente;
la Figura 3 mostra gli andamenti della portata di idrogeno prodotto e dell’efficienza di produzione di idrogeno di un elettrolizzatore in funzione della tensione elettrica applicata all’elettrolizzatore stesso; e
la Figura 4 mostra l’andamento della potenza elettrica applicata ad un elettrolizzatore in funzione della tensione elettrica applicata all’elettrolizzatore stesso.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI FORME PREFERITE DI REALIZZAZIONE DELL’INVENZIONE
La presente invenzione verrà ora descritta in dettaglio con riferimento alle figure allegate per permettere ad una persona esperta di realizzarla ed utilizzarla. Varie modifiche alle forme di realizzazione descritte saranno immediatamente evidenti alle persone esperte ed i generici principi descritti possono essere applicati ad altre forme di realizzazione ed applicazioni senza per questo uscire dall’ambito protettivo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto, la presente invenzione non deve essere considerata limitata alle forme di realizzazione descritte ed illustrate, ma gli si deve accordare il più ampio ambito protettivo conforme i principi e le caratteristiche qui descritte e rivendicate.
Nella Figura 1 è indicato nel suo complesso con 1 un impianto di produzione di energia elettrica da idrogeno tramite celle a combustibile e di idrogeno da energia elettrica tramite celle elettrolitiche, il quale è selettivamente operabile per produrre energia elettrica da idrogeno e fornirla ad un’utenza elettrica o una rete di alimentazione elettrica locale, e per prelevare energia elettrica da una rete di alimentazione elettrica locale e produrre da questa idrogeno. Nella Figura 1, i flussi di idrogeno e di energia elettrica nell’impianto di produzione 1 durante la produzione di energia elettrica da idrogeno e durante la produzione di idrogeno da energia elettrica sono rappresentati con linea continua e, rispettivamente, con linea tratteggiata.
L’impianto di produzione 1, del quale sono mostrate solo le parti necessarie per la comprensione della presente invenzione, comprende essenzialmente:
- uno stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno 2;
- uno stadio di modifica della pressione dell’idrogeno 3;
- uno stadio di gestione e condizionamento energia elettrica 4; ed
- uno stadio di gestione 5 configurato per gestire il funzionamento dello stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno 2, dello stadio di modifica della pressione dell’idrogeno 3 e dello stadio di gestione e condizionamento energia elettrica 4 secondo le modalità descritte nel seguito.
Lo stadio di conversione reversibile energia elettrica– idrogeno 2 è selettivamente operabile in una modalità di produzione di energia elettrica da idrogeno e in una modalità di produzione di idrogeno da energia elettrica e comprende essenzialmente:
- un generatore elettrico 6 operabile per produrre energia elettrica da idrogeno e comprendente uno stack di celle a combustibile 7 per generare energia elettrica e formato da una pluralità di celle a combustibile impilate del tipo a membrana a scambio di protoni (Proton Exchange Membrane - PEM) collegate elettricamente in serie; ed
- un elettrolizzatore 8 accoppiato al generatore elettrico 6 e operabile per produrre idrogeno da energia elettrica e comprendente uno stack di celle elettrolitiche 9 per produrre idrogeno a partire dall’energia elettrica generata dal generatore elettrico 6.
Ogni cella a combustibile comprende essenzialmente un assemblato membrana-elettrodi (MEA) e due piatti bipolari, i quali sono assemblati attraverso componenti secondari quali guarnizioni, testate, molle o tiranti di chiusura. L’assemblato membrana-elettrodi è dedicato alla scissione dell’atomo di idrogeno in protone e elettrone, ed ha una temperatura di funzionamento di circa 70 °C ed un’umificazione relativa 70,5% @ 70 °C. I due piatti bipolari, che hanno un funzionamento ottimale in presenza di fluidi monobasici, assolvono invece alla funzione di veicolare i reagenti (aria o ossigeno, idrogeno) verso l’assemblato membrana-elettrodi e di agire da collettori di corrente elettrica.
La tensione elettrica di una singola cella a combustibile è funzione della potenza elettrica richiesta alla cella a combustibile stessa e segue l’andamento rappresentato nella Figura 2, in cui sull’asse delle ordinate è rappresentata la tensione elettrica media VCELLdi una cella a combustibile misurata a 60 °C, mentre sull’asse delle ascisse è rappresentata la densità di corrente elettrica J richiesta alla cella a combustibile stessa.
Grazie al collegamento elettrico in serie delle celle a combustibile, la tensione elettrica fornita dallo stack di celle a combustibile 7 altro non è che la somma delle tensioni elettriche fornite dalle singole celle a combustibile e presenta un andamento simile a quello mostrato nella Figura 2. L’uniformità nella distribuzione della tensione elettrica fornita dalle singole celle a combustibile è un parametro chiave per la prestazione e la durata degli assemblati membrana-elettrodi.
Nello stack di celle elettrolitiche 9, invece, la portata di idrogeno prodotto QELe l’efficienza di produzione di idrogeno ηELsono funzione della tensione elettrica VELapplicata allo stack di celle elettrolitiche 9 e seguono gli andamenti rappresentati nella Figura 3 con linee continua e, rispettivamente, tratto-punto, mentre la potenza elettrica PELapplicata allo stack di celle elettrolitiche 9 è direttamente proporzionale alla tensione elettrica V applicata allo stack di celle elettrolitiche 9 stesso e segue l’andamento rappresentato nella Figura 4.
Gli andamenti della portata di idrogeno prodotto QEL, dell’efficienza di produzione di idrogeno ηELe della potenza elettrica PELdipendono dalla temperatura in cui opera lo stack di celle elettrolitiche 9 e quelli mostrati nelle Figure 3 e 4 sono relativi a 60°C. I valori limite di tensione di lavoro sono legati al numero di celle elettrolitiche nello stack di celle elettrolitiche 9, all’energia di attivazione della reazione (valore minimo) e alla tensione limite tollerata dallo stack di celle elettrolitiche 9 (valore massimo). La portata di idrogeno QELprodotto da una singola cella elettrolitica è invece funzione dell’area attiva della cella elettrolitica stessa.
Lo stadio di conversione reversibile energia elettrica– idrogeno 2 comprende inoltre:
- un’unità di gestione termica 10 comune al generatore elettrico 6 ed all’elettrolizzatore 8;
- un’unità di misura 11 per la misura di grandezze elettriche del generatore elettrico 6 e dell’elettrolizzatore 8, quali la temperatura, la tensione elettrica di una singola cella a combustibile, la corrente elettrica erogata dallo stack di celle a combustibile 7, l’impedenza equivalente dello stack di cella a combustibile 7, ecc.; ed
- un'unità di gestione dei flussi 12 per la gestione della distribuzione dei flussi di energia elettrica e di idrogeno e delle condizioni di umidificazione delle membrane delle celle a combustibile,
le quali non sono descritte in maggior dettaglio in quanto di per sé note e comunque non coinvolte nella presente invenzione.
Lo stadio di modifica della pressione dell’idrogeno 3 svolge la funzione di modificare, in particolare aumentare o ridurre, la pressione dell’idrogeno fornito allo o prodotto dallo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno 2, a seconda che questo operi in modalità di produzione di energia elettrica da idrogeno o in modalità di produzione di idrogeno da energia elettrica, ed è essenzialmente costituito da componenti passivi, quali vasi di espansione, stadi di riduzione a membrana, polmone, e attivi, quali booster, fra loro interconnessi.
Lo stadio di gestione e condizionamento energia elettrica 4 svolge la funzione di condizionare il flusso di energia elettrica da e verso lo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno 2, in particolare dallo stadio di conversione reversibile energia elettrica– idrogeno 2 all’utenza elettrica o alla rete di alimentazione elettrica locale, quando questo opera in modalità di produzione di energia elettrica da idrogeno, e da una rete di alimentazione elettrica locale allo stadio di conversione reversibile energia elettrica – idrogeno 2, quando questo opera in modalità di produzione di idrogeno da energia elettrica.
In particolare, lo stadio di gestione e condizionamento energia elettrica 4 comprende essenzialmente:
- un’unità di conversione DC/DC 13 opzionale; ed
- un’unità di conversione AC/DC 14 atta ad operare come generatore ideale di corrente o di tensione, in modo da forzare la tensione o la corrente di uscita a prescindere dai valori di ingresso entro i limiti dei valori progettuali.
In particolare, l’unità di conversione AC/DC 14 è costituita da elementi statici per la conversione dell’energia elettrica quali dispositivi a semiconduttore (diodi, mosfet), reattanze induttive e capacitive connesse secondo un topologia di tipo boost o buck, ovvero in grado di convertire l’energia elettrica variandone tensione e corrente elettriche, uno dei due valori in maniera indipendente, l’altro come conseguenza della potenza elettrica richiesta. Tale compito può essere svolto anche attraverso la gestione di un’unità di bridge (batterie o supercapacitori).
Lo stadio di gestione 5 comprende essenzialmente:
- un’unità di input/output digitali e analogici 15 per l’acquisizione delle misure elettriche fornite dall’unità di misura 11 e l’immissione di dati, comandi e selezioni da parte di un utente;
- un’unità di comunicazione 16 per la comunicazione con una centrale di telecontrollo remota; ed
- un microcontrollore (DSP) 17 collegato all’unità di input/output digitali e analogici 15 e all’unità di comunicazione 16 e programmato per acquisire le misure elettriche fornite dall’unità di misura 11, i dati, i comandi e le selezioni impartire da un utente ed eventuali richieste fornite dalla centrale di telecontrollo remota, memorizzare una mappa contenente dati di idrogeno prodotto QELe di efficienza di produzione di idrogeno ηELper diversi valori di temperatura dello stack di celle elettrolitiche 9 e gestire il funzionamento dello stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno 2, dello stadio di modifica della pressione dell’idrogeno 3 e dello stadio di gestione e condizionamento energia elettrica 4 a seconda che l’impianto 1 produca energia elettrica da idrogeno oppure di idrogeno da energia elettrica, sulla base di una strategia di gestione del funzionamento descritta qui di seguito in dettaglio.
1. Produzione di energia elettrica da idrogeno
Durante la produzione di energia elettrica da idrogeno, il microcontrollore 17 è programmato per:
- far sì che lo stadio di modifica della pressione dell’idrogeno 3 riduca la pressione dell’idrogeno dalla pressione di stoccaggio, generalmente pari a 100-300 bar circa, alla pressione di utilizzo, generalmente pari a 2-8 bar, assicurandone la stabilità;
- far sì che lo stadio di conversione reversibile energia elettrica – idrogeno 2 converta l’idrogeno in energia elettrica;
- far sì che lo stadio di gestione e condizionamento energia elettrica 4 gestisca lo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno 2 imponendone valori di tensione e corrente secondo logiche preimpostate che tengono conto dei transitori di tensione e corrente accettabili dallo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno 2, in maniera tale che questo eroghi l’energia elettrica nella forma richiesta da un’utenza elettrica o da una rete di alimentazione elettrica locale a cui l’energia elettrica prodotta deve essere fornita (tensione costante, generatore ideale di tensione, generatore ideale di corrente, caricabatterie, ecc.); e
- far sì che l’unità di comunicazione 19 comunichi alla centrale di telecontrollo l’entrata in servizio dell’impianto 1 e la sua autonomia residua.
2. Produzione di idrogeno da energia elettrica
Durane la produzione di idrogeno da energia elettrica, il microcontrollore 17 è programmato per:
- decidere l’entrata in servizio dell’impianto 1 sulla base delle seguenti informazioni:
- presenza e quantità disponibile di energia elettrica in loco (rete di alimentazione elettrica locale, fonti locali (rinnovabili, moto-generatore, ecc.);
- quantità di idrogeno stoccato; e
- richieste dalla centrale di telecontrollo; e
- gestire il funzionamento dello stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno 2, dello stadio di modifica della pressione dell’idrogeno 3 e dello stadio di gestione e condizionamento energia elettrica 4 in base ad una strategia di gestione del funzionamento che:
- è impostabile da un utente dell’impianto 1;
- dipende dalle seguenti grandezze elettriche misurate dall’unità di misura 11 nell’impianto 1:
- quantità di idrogeno stoccato;
- quantità di energia elettrica disponibile; e
- temperatura e pressione ambiente locali;
- ed è volta a raggiungere, a seconda delle applicazioni, uno o più dei seguenti obiettivi, anche attraverso la gestione dello stadio di modifica della pressione dell’idrogeno 3:
- riempire lo stoccaggio di idrogeno nel minor tempo possibile;
- riempire lo stoccaggio di idrogeno con la massima efficienza possibile;
- riempire lo stoccaggio di idrogeno utilizzando tutta l’energia elettrica disponibile (potenza elettrica residua nel contratto con il fornitore di energia elettrica o potenza elettrica derivante da fonte rinnovabile ed eventuale andamento nel tempo); e
- garantire il riempimento dello stoccaggio di idrogeno in funzione dei distacchi programmati della rete di alimentazione elettrica locale.
In particolare, a seconda della strategia di gestione del funzionamento impostata e quindi degli obiettivi che l’utente si prefigge di raggiungere, l’unità di gestione e condizionamento energia elettrica 4 agisce sullo stadio di conversione reversibile energia elettrica – idrogeno 2 in maniera differenziata attraverso l’imposizione di correnti e tensioni elettriche con cui alimentare lo stack di celle elettrolitiche 9 e calcolate dinamicamente dal microcontrollore 17 sulla base della strategia di gestione del funzionamento impostata, dei valori delle suddette grandezze elettriche misurate dall’unità di misura 11 nell’impianto 1 e della curva mostrata nella Figura 3.
Più in dettaglio:
- per riempire lo stoccaggio di idrogeno nel minor tempo possibile, l’unità di gestione e condizionamento energia elettrica 4 forza lo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno 2 a lavorare alla massima tensione elettrica possibile sopportabile dallo stack di celle elettrolitiche 9 alla temperatura di riferimento per avere la maggior portata di idrogeno prodotto QEL(nella Figura 3 pari a 48,5 V @ 60°C);
- per riempire lo stoccaggio di idrogeno con la massima efficienza possibile, l’unità di gestione e condizionamento energia elettrica 4 forza lo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno 2 a lavorare alla minima tensione ammissibile, cioè alla tensione sotto la quale i gas non si separano, garantendo la purezza richiesta (nella Figura 3 pari a 46,5 V);
- per riempire lo stoccaggio di idrogeno utilizzando tutta la potenza elettrica disponibile, il microcontrollore 17 calcola innanzitutto la massima portata di idrogeno producibile con la potenza elettrica disponibile e fornisce questo dato all’unità di gestione e condizionamento energia elettrica 4, che porta quindi lo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno 2 a produrre la massima portata di idrogeno calcolata. Maggiore l’energia elettrica disponibile, maggiore la tensione elettrica imposta allo stack di celle elettrolitiche 9;
- per garantire il riempimento dello stoccaggio di idrogeno in funzione dei distacchi programmati della rete di alimentazione elettrica locale, il microcontrollore 17 calcola innanzitutto l’energia elettrica disponibile. Il calcolo viene effettuato sulla base della potenza elettrica disponibile e del tempo rimanente prima del distacco programmato (integrale della potenza nel tempo a disposizione). Dopodiché, il microcontrollore 17 calcola il punto di lavoro medio (tensione e corrente dello stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno 2). Il punto di lavoro medio viene poi fornito all’unità di gestione e condizionamento energia elettrica 4, che porta lo stadio di conversione reversibile energia elettrica– idrogeno 2 a lavorare in tale punto.
Da un esame delle caratteristiche dell’impianto secondo la presente invenzione sono evidenti i vantaggi che esso consente di ottenere rispetto alle soluzioni attualmente esistenti e disponibili.
In particolare, rispetto alle soluzioni aventi stoccaggio basato su sostituzione di bombole di idrogeno, l’impianto secondo la presente invenzione presenta maggiore affidabilità e minori costi di gestione.
Rispetto alle soluzioni basate sull’accoppiamento di un generatore elettrico a celle a combustibile e un elettrolizzatore, l’impianto secondo la presente invenzione presenta:
- minori costi grazie all’utilizzo di parti comuni; - maggiore efficacia grazie alla possibilità di implementare strategie di gestione evolute e integrate; e - maggiore efficienza grazie alla gestione dei parametri di produzione di idrogeno in relazione alle condizioni al contorno.
Infine, rispetto alle soluzioni basate sul celle a combustibile reversibili, l’impianto secondo la presente invenzione presenta:
- maggiore affidabilità grazie alla maggiore maturità della tecnologia e alla possibilità di effettuare interventi (manutenzione ordinaria e straordinaria) in maniera separata e indipendente sullo stack di celle a combustibile e sullo stack di celle elettrolitiche; e
- maggiore efficacia grazie alla possibilità di progettare gli stadi di produzione e utilizzo dell’idrogeno in maniera indipendente.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto (1) di produzione di energia elettrica da idrogeno e di idrogeno da energia elettrica, comprendente: - uno stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno (2) comprendente uno stack di celle a combustibile (7) per la produzione di energia elettrica da idrogeno stoccato ed uno stack di celle elettrolitiche (9) per la produzione di idrogeno da energia elettrica; - uno stadio di modifica della pressione dell’idrogeno (3) per modificare la pressione dell’idrogeno fornito allo o prodotto dallo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno (2); - uno stadio di gestione e condizionamento energia elettrica (4) per condizionare l’energia elettrica fornita allo o prodotta dallo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno (2); ed - uno stadio di gestione (5) per gestire in maniera differenziata il funzionamento dello stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno (2), dello stadio di modifica della pressione dell’idrogeno (3) e dello stadio di gestione e condizionamento energia elettrica (4) a seconda che l’impianto (1) produca energia elettrica da idrogeno oppure idrogeno da energia elettrica e sulla base di una strategia di gestione del funzionamento impostabile da un utente.
  2. 2. Impianto di produzione (1) secondo la rivendicazione 1, in cui, nella modalità di produzione di energia elettrica da idrogeno, lo stadio di gestione (5) è configurato per: - far sì che lo stadio di modifica della pressione dell’idrogeno (3) riduca la pressione dell’idrogeno stoccato da una pressione di stoccaggio ad una pressione di utilizzo; - far sì che lo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno (2) converta l’idrogeno stoccato in energia elettrica; - far sì che lo stadio di gestione e condizionamento energia elettrica (4) gestisca lo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno (2) imponendone valori di tensione e corrente secondo logiche preimpostate che tengono conto dei transitori di tensione e corrente accettabili dallo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno (2), in maniera tale che questo eroghi l’energia elettrica nella forma richiesta da un’utenza elettrica o da una rete di alimentazione elettrica locale a cui l’energia elettrica prodotta deve essere fornita.
  3. 3. Impianto di produzione (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui in cui, nella modalità di produzione di energia elettrica da idrogeno, lo stadio di gestione (5) è inoltre configurato per: - far sì che un’unità di comunicazione (15) comunichi ad una centrale di telecontrollo l’entrata in servizio dell’impianto di produzione (1) e la sua autonomia residua.
  4. 4. Impianto di produzione (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, nella modalità di produzione di idrogeno da energia elettrica, lo stadio di gestione (5) è configurato per: - determinare l’entrata in servizio dell’impianto di produzione (1) sulla base delle seguenti informazioni: - disponibilità e presenza di energia elettrica in loco; - quantità di idrogeno stoccato; e - eventuali richieste da una centrale di telecontrollo; - far sì che lo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno (2) converta energia elettrica in idrogeno; - far sì che lo stadio di gestione e condizionamento energia elettrica (4) controlli lo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno (2) sulla base di una strategia di controllo impostabile da un utente per raggiungere uno o più dei seguenti obiettivi: a) riempire lo stoccaggio di idrogeno nel minor tempo possibile; b) riempire lo stoccaggio di idrogeno con la massima efficienza possibile; c) riempire lo stoccaggio di idrogeno utilizzando tutta la potenza elettrica disponibile; e d) garantire il riempimento dello stoccaggio di idrogeno in funzione dei distacchi programmati della rete di alimentazione elettrica locale.
  5. 5. Impianto di produzione (1) secondo la rivendicazione 4, in cui: - per riempire lo stoccaggio di idrogeno nel minor tempo possibile, l’unità di gestione e condizionamento energia elettrica (4) è configurata per forzare lo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno (2) a lavorare alla massima tensione possibile per avere la maggior portata di idrogeno ad una data temperatura di riferimento; - per riempire lo stoccaggio di idrogeno con la massima efficienza possibile, l’unità di gestione e condizionamento energia elettrica (4) è configurata per forzare lo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno (2) a lavorare alla minima tensione elettrica ammissibile; - per riempire lo stoccaggio di idrogeno utilizzando tutta la potenza elettrica disponibile, l’unità di gestione e condizionamento energia elettrica (4) è configurata per portare lo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno (2) a lavorare in un punto di lavoro corrispondente alla massima portata producibile con la potenza elettrica disponibile; e - per garantire il riempimento dello stoccaggio di idrogeno in funzione dei distacchi programmati della rete di alimentazione elettrica locale, l’unità di gestione e condizionamento energia elettrica (4) è configurata per portare lo stadio di conversione reversibile energia elettrica–idrogeno (2) a lavorare in un punto di lavoro determinato come media di un insieme di punti di lavoro calcolati in maniera integrale sulla base della potenza elettrica disponibile e del tempo a disposizione.
  6. 6. Impianto di produzione (1) secondo la rivendicazione 4 o 5, in lo stadio di gestione (5) è configurato per calcolare dinamicamente i valori di tensione e corrente elettriche con cui alimentare lo stack di celle elettrolitiche (9) sulla base della strategia di controllo impostata dall’utente e di grandezze elettriche misurate nell’impianto di produzione (1).
  7. 7. Stadio di gestione (5) per un impianto (1) di produzione di energia elettrica da idrogeno e di idrogeno da energia elettrica, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
  8. 8. Software caricabile in uno stadio di gestione (5) di un impianto (1) di produzione di energia elettrica da idrogeno e di idrogeno da energia elettrica, e progettato per far sì che, quando eseguito, lo stadio di gestione (5) diventi configurato come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
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