Cogeneració amb piles de combustible: aplicació a edificis de la UPC

Abstract

Les piles de combustible són dispositius electroquímics que transformen directament l’energia d’un combustible químic en energia elèctrica i calor. Entre els seus avantatges destaquen una eficiència energètica molt elevada, una menor emissió de gasos contaminants i la possibilitat de treballar en un rang de potències de mW a MW, cosa que les fa molt versàtils i amb un ampli espectre d’aplicació, des d’aplicacions estacionàries en edificis, fins a aplicacions en automoció i dispositius electrònics. A l’assignatura “Tecnologia Energètica” de l’ensenyament d’Enginyeria Industrial a l’Escola Tècnica Superior d’Enginyers Industrials de Barcelona (ETSEIB) els alumnes fan un treball aplicat (en grups de 3-4 persones) sobre algun dels aspectes tractats a l’assignatura, on s’inclouen les piles de combustible. Aquesta contribució al “II Congrés UPC Sostenible 2015” és el resultat d’un d’aquests treballs, on s’estudia l’aplicació d’una pila de combustible comercial d’àcid fosfòric (PAFC) alimentada amb gas natural i d’un acumulador de calor per a satisfer totalment el servei elèctric i sanitari al gimnàs de l’ETSEIB, en concepte de calefacció i aigua calenta sanitària. El treball inclou l’estudi de la instal•lació i consums de gas natural i electricitat del gimnàs, l’estudi i disseny del sistema de cogeneració amb la pila de combustible, la identificació de l’emplaçament adient i una aproximació a l’estudi de la viabilitat econòmica del projecte. El resultat de l’estudi és que amb una única pila de combustible PAFC de 200 kW es poden satisfer les demandes d’energia tèrmica per a la calefacció i l’obtenció d’aigua calenta sanitària del gimnàs i, a banda, també es pot cobrir part de l’energia elèctrica consumida per tot l’edifici de l’ETSEIB. L’estalvi energètic que suposa l’ús de la pila de combustible és considerable i la diversificació de vectors energètics a l’edifici és interessant per a garantir-ne el funcionament. Existeix un lloc idoni per a l’emplaçament de la pila de combustible i l’acumulador a on, a més de reunir-se les condicions tècniques que requereix la nova instal•lació, hi ha l’espai necessari per a la seva ubicació. En l’aspecte econòmic, tot i l’elevat cost d’inversió necessari per a dur a terme la instal•lació global, el període de retorn és d’uns catorze anys. Finalment, una instal•lació d’aquest tipus a la UPC representaria un exemple amb un gran impacte social cap a la sostenibilitat i eficiència energètica en edificis fent ús de les piles de combustible.