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Idrogeno: filiera e tecnologie correlateIdrogeno: filiera e tecnologie correlateTorino,16 Giugno 2004Torino,16 Giugno [email protected]@envipark.com

Idrogeno: filiera e tecnologie Idrogeno: filiera e tecnologie correlatecorrelate

Le possibili ricadute sul tessuto produttivoLe possibili ricadute sul tessuto produttivo

Giuseppe GianolioGiuseppe GianolioHydrogen System LaboratoryHydrogen System Laboratory

Environment Park TorinoEnvironment Park Torino

Introduzione alla filiera dell’idrogeno


SommarioSommario

Dalla società attuale alla società dell’idrogeno

La filiera dell’idrogeno

Differenti livelli di attività

Settori produttivi

La situazione piemontese

Vocazione tecnologica e ambientale

Il Sistema Piemonte Idrogeno

Conclusioni



I limiti della società attuale risiedono in un settore energetico “non sostenibile”

caratterizzato da:

• grande utilizzo di fonti fossili in via di esaurimento

• crescita dei consumi

• emissione di gas serra e sostanze inquinanti da parte dei cicli energetici

• disomogeneità nella distribuzione delle fonti

Sistema energetico

futuro

Utilizzo energie

rinnovabili

Sicurezza approvvigion

amento

Integrità ambientale

IDROGENOIDROGENO


Dalla società attuale alla società dell’idrogeno:

l’idrogeno come vettore energetico

Confinamento CO2

Eolico, PV

Solare

Biomasse

Carbone

Nucleare

Petrolio

Gas naturale

Foss

iliR

inno

vabi

li

Gassificazione

Reforming

Reforming

Elettrolisi

Gassificazione

Processi termochimici

Processi termochimici

CO2

CO2

Residenziale

Altro

Industria

Generazione potenza

distribuita

IDROGENO

Idro

geno

dotti

Ric

hied

e ac

cum

ulo

e di

strib

uzio

ne H

2

Trasporto


Dalla società attuale alla società dell’idrogeno:

l’idrogeno come vettore energetico

Trasformazioni energetiche caratterizzate da:

• basso impatto ambientale

• differente efficienza e scalabilità

• differenti livelli di maturità tecnica ed economica

• differenti problematiche legate alla sicurezza


20201010

20202020

20302030

H2 prodotto per reforming del GN ed elettrolisi

Cluster di reti di distribuzione H2

Uso di H2 in grandi applicazioni industriali

Dalla società attuale alla società dell’idrogeno: la Visione Europea

Prime stazioni di distribuzione H2

Trasporto su strada e produzione on site alla stazione di servizio (reforming ed elettrolisi)

H2 prodotto da fossili con sequestro CO2

Produzione e Produzione e distribuzione distribuzione

idrogenoidrogeno

Ampie reti di idrogenodotti

Interconnessione di reti di distribuzione H2 locali

Produzione di idrogeno da rinnovabili

Gassificazione biomasse

Aumento della decarbonizzazione della produzione H2

Rinnovabili, fossili con sequestro CO2 e nuovo nucleare

• Sistemi di accumulo H2 di 2a generazione• FCEV competitivi • I flotte a H2 (Sistemi di stoccaggio H2 di 1a generazione)

• Produzione di FCEV per flotte

• Ampio uso di FCEV a H2

• Significativa crescita di generazione di potenza distribuita, con sostanziale penetrazione delle celle a combustibile

Celle a combustibile diventano una tecnologia di largo impiego per trasporto, generazione di potenza e microgenerazione

20402040

Idrogeno 2050

Sviluppo celle a Sviluppo celle a combustibile e combustibile e

applicazioniapplicazioniFonti fossili 2000

• Produzioni di serie di FCEV per flotte / Unità APU commerciali

• PEFC (< 300 kW) e SOFC/GT (1 MW) commerciali • Nicchie di mercato per PEFC per usi residenziali• Motori a combustione interna ad idrogeno

Fonte: R. Vellone ENEA


Dalla società attuale alla società dell’idrogeno: dove siamo

• progetti di ricerca

• progetti dimostrativi

• mercati di nicchia in avvio


Dalla società attuale alla società dell’idrogeno: progetti di ricerca

STATI UNITISTATI UNITI EUROPAEUROPA

GIAPPONEGIAPPONE

• Hydrogen R&D Program (DoE)

• Vision 21 Program • FreedomCAR • California Fuel Cell

Partnership

• Hydrogen R&D Program (DoE)

• Vision 21 Program • FreedomCAR • California Fuel Cell

Partnership

• V-VI Programma Quadro EU

• TES Program (Germania)• Clean Urban Transport for

Europe (Germania) • EQHHPP• Programmi sull’idrogeno

sono in corso in Norvegia, Francia, Islanda.

• V-VI Programma Quadro EU

• TES Program (Germania)• Clean Urban Transport for

Europe (Germania) • EQHHPP• Programmi sull’idrogeno

sono in corso in Norvegia, Francia, Islanda.

• WE-Net Program• Japan Hydrogen &

Fuel Cell• Demostration

Project/METI

• WE-Net Program• Japan Hydrogen &

Fuel Cell• Demostration

Project/METI

Fonte: R. Vellone ENEA


Dalla società attuale alla società dell’idrogeno: progetti dimostrativi

Fuel Cell Marathon



Il passaggio dall’attuale società alla società dell’idrogeno aprirà opportunità per una intera filiera produttiva

• 3 settori principali: produzione, stoccaggio e distribuzione, utilizzo

• tutti i settori sono caratterizzati da necessità di sviluppo tecnologico per la produzione di componenti dedicati

• un impatto potenziale ampio su settori tecnologici differenti


Level 0components suppliers

Level 1core technology developers

Level 2balance of plant makers

Level 3Final Users

La filiera dell’idrogenoDifferenti livelli di attività



• Livello 0 - components suppliers: fornitura di componenti necessari per la costruzione delle core technologies (es. elettrodi per fuel cells);

• Livello 1 - core technology developers: produzione di nuove tecnologie legate al cuore di uno dei settori della filiera dell’idrogeno (es fuel cells);

• Livello 2 - balance of plant makers: produzione di componenti necessari al funzionamento delle core technologies (es. compressori per fuel cells);

• Livello 3 – final users: produzione di apparecchiature complete basate sulle core technologies (es. power system basato su tecnologie fuel cells)

Il mercato potenzialmente molto ampio ma dipendente dalla penetrazione stessa delle tecnologie


La filiera dell’idrogenoSe

ttor

i pr

odut

tivi


La filiera dell’idrogeno: il panorama italiano

core tecnology developers di livello internazionale: Arcotronics Fuel Cell, Nuvera, Ansaldo Fuel Cell, Fabbricazioni Nucleari

final users qualificati in alcuni casi già attivi nel settore (FIAT, IRISBUS, EDISON)

centri di ricerca pubblici e privati di livello internazionale (ENEA, CNR, HYSY_LAB)

buone possibilità per balance of plant makers e component suppliers


La situazione piemontese: vocazione tecnologica

ambientaleAlcuni esempi:• Ampia diffusione di infrastrutture di distribuzione del gas naturale (a

Torino da almeno 20 anni, l’ 86% degli impianti di riscaldamento è alimentato a metano);

• Una delle più grandi reti di cogenerazione/teleriscaldamento in Europa (AEM – Torino serve più di 280.000 persone);

• Più di 250 mezzi a basso impatto (EEV) nelle flotte dei capoluoghi di provincia piemontesi;

• La produzione di energia idroelettrica e da fonti rinnovabili rappresenta più del 25% dell’energia richiesta.

• 718 imprese produttrici di tecnologie ambientali e fornitrici di beni e servizi legati all’ambiente sul territorio di cui 91 di livello tecnologico decisamente innovativo*

*(Fonte, “Il settore delle eco-industrie in Piemonte” edito dalla Camera di Commercio Industria Artigianato e Agricoltura di Torino, Luglio 2003)


La situazione piemontese: il Sistema Piemonte Idrogeno

• un insieme di iniziative volte alla realizzazione del cosiddetto Sistema Piemonte Idrogeno

• una “rete” vera è propria che consenta sia di valorizzare le sinergie possibili sia di tracciare strategie di ampio respiro

Autorità locali

Laboratori di ricerca

Università

Aziende


La situazione piemontese: il Sistema Piemonte Idrogeno

Il primo passo: Sviluppo nel 2001 del primo (ed al momento unico) autobus italiano ad idrogeno

Partners: IRISBUS, GTT, Gruppo Sapio, Ministero dell’Ambiente, Regione Piemonte, Città di Torino, ENEA, Ansaldo e C.V.A.

Alcuni dati: veicolo CRISTALIS da 12 metri alimentato da un sistema ibrido composto da Fuel Cell di tipo PEM da 62 kW e batterie al piombo, sistema di stoccaggio dell’idrogeno a 200 bar.

Veicolo in fase di prova su strada


La situazione piemontese: vocazione tecnologica

ambientale


La situazione piemontese: Sistema Piemonte Idrogeno

•Realizzazione del Laboratorio HYSY_Lab. Laboratorio realizzato, con un investimento iniziale di 2,7 M€, dall’Environment Park presso la propria sede in collaborazione con Politecnico di Torino, GTT, SAPIO e gli enti locali (Regione Piemonte, Provincia di Torino e Comune di Torino).

•Allocazione di 8 M€ (biennio 2003-2004) da parte della Regione Piemonte per il cofinanziamento alla realizzazione di progetti di ricerca nel settore dell’idrogeno da svilupparsi attraverso il coinvolgimento di aziende (piemontesi e non), gli atenei piemontesi e il laboratorio HYSY_LAB.


La situazione piemontese: Sistema Piemonte Idrogeno

•Finanziamento da parte della Regione Piemonte di 18 dottorati di ricerca sull’idrogeno, da svilupparsi negli Atenei piemontesi, per 1M€, quale prima tranche di un più ampio ed articolato progetto di ricerca nel settore.

•Installazione di 9 laboratori dimostrativi in Istituti Tecnici Industriali in ogni provincia del Piemonte (finanziamento di 0,5 M€ della Regione Piemonte) per promuovere e diffondere la conoscenza delle tecnologie relative alla filiera dell’idrogeno ed alle Fuel Cells.


La situazione piemontese: Università e Laboratori

•Politecnico di Torino

•Università di Torino

•Università del Piemonte Orientale

•Environment Park - HYSY_LAB

•Centro Ricerche Fiat

•Centro Ricerche Edison


La situazione piemontese: il laboratorio HYSY_LAB

Dati Salienti:

• Inaugurato il 5 Giugno 2003

• Volume di attività pari a 1 M€ (2004)

• 8 Ricercatori full time

• Collaborazioni e progetti con oltre 30 partner industriali (Italiani e non)

44

laboratorio di ricercalaboratorio di ricerca

focalizzato sui seguenti focalizzato sui seguenti

macro obiettivi: macro obiettivi:

A - ProduzioneA - Produzione

B - StoccaggioB - Stoccaggio

C - ApplicazioniC - Applicazioni

D - Analisi di sistemaD - Analisi di sistema

laboratorio di provalaboratorio di prova per componenti e per componenti e

sistemisistemi

laboratorio di formazionelaboratorio di formazione per tecnici operanti nel settore per tecnici operanti nel settore

dell’idrogenodell’idrogeno

centro di eccellenzacentro di eccellenza per lo sviluppo e la per lo sviluppo e la

realizzazione di progetti realizzazione di progetti pilota sul territorio pilota sul territorio

piemontesepiemontese

centro di aggregazionecentro di aggregazione per i soggetti operanti nel per i soggetti operanti nel

settore dell’idrogeno in settore dell’idrogeno in PiemontePiemonte

La situazione piemontese: il laboratorio HYSY_LAB


La situazione piemontese: il Centro Ricerche FIAT

•Fondato nel 1976 come polo di riferimento per l’innovazione e servizi di ricerca & sviluppo delle aziende del Gruppo Fiat

•Organico composto da circa 920 dipendenti di cui il 57% con laurea in discipline tecnico-scientifiche (ingegneria, scienze, matematica o economia).

•Nel 2003 l’attività globale ha raggiunto 113 Meuro, con un aumento del 4,4% rispetto l’anno precedente.

•Oltre 760 brevetti e 540 nuove domande di brevetto. •Sede principale ad Orbassano e quattro centri decentrati

(Trento, Pomigliano, Catania, Valenzano) e una nuova società, CRP Centro Ricerche Plast-Optica (UD).


La situazione piemontese: il Centro Ricerche FIAT

FIAT SEICENTO AD IDROGENO

• Lo sviluppo del prototipo a fuel cell Fiat Seicento Hydrogen, co-finanziato dal Ministero dell’Ambiente (MATT), completato nel 2003 e presentato ufficialmente a Milano il 21 ottobre.

• Attualmente in fase di test su strada, nelle varie condizioni di guida per l’uso quotidiano.

• Il motopropulsore ibrido (fuel cell con buffer di potenza a batterie), grazie alle sue caratteristiche prestazionali ed energetiche, abilita una strategia di gestione che assicura una velocità massima continuativa di 130 km/h, un’eccellente risposta dinamica in accelerazione ed un'autonomia di 220 km su ciclo urbano.


La situazione piemontese: le aziende

• presenza di alcuni operatori attivi come core technology developer

• grandi potenzialità per component manufacturers e balance of plant makers

• presenza di potenziali final users di livello internazionale



Alcune delle aziende già operative nel settore della produzione:

PRODUZIONE Level 1core technology

developers

Level 0components

suppliers


Level 3Final Users

Elettrolisi - Giacomini Allemano Metrology, Attas, Criotec, Giacomini, Belotti Sistemi.

Ecotermica Piemontese, Idreg Piemonte, AgenBiella, Pianeta, AgenGranda,

Reforming Hysytech Filters, Criotec, Infragas

Gruppo Sapio, Allemano Metrology, Attas, Idreg Piemonte, Giacomini, Belotti Sistemi,

Edison, AgenBiella, Ecotermica Piemontese, Tea, Pianeta, AgenGranda, Azimut Benetti, Gruppo Sapio, Rivoira, SIAD

Gassificazione - Filters, Criotec Gruppo Sapio, Allemano Metrology, Attas, Idreg Piemonte, Giacomini, Belotti Sistemi,

Edison, AgenBiella, Ecotermica Piemontese, Tea, Pianeta, AgenGranda, Sapio, Rivoira, SIAD



Alcune delle aziende già operative nel settore dello stoccaggio e distribuzione:

STOCCAGGIO E DISTRIBUZIONE

Level 1core technology

developers

Level 0components

suppliers


Level 3Final Users

Compressione Gruppo Sapio,SIAD, Rivoira, Messner

Criotec Allemano Metrology, Attas, Giacomini, Belotti Sistemi

Pianeta

Liquefazione Gruppo Sapio, SIAD, Rivoira, Messner

Criotec Allemano Metrology, Attas, Giacomini, Belotti Sistemi

Edison, AgenBiella, Ecotermica Piemontese, Pianeta, AgenGranda,

Idruri metallici - Criotec AgenBiella, Pianeta

Distribuzione - Ecotermica Piemontese,AgenBiella, Pianeta, AgenGranda, Ecotermica Piemontese



APPLICAZIONI Level 1core technology

developers

Level 0components

suppliers


Level 3Final Users

PEM - Solvay Solexis, Industrie tessili

Allemano Metrology, Attas, Giacobini, Belotti Sistemi, IREM, Centro di Cultura per l’ingegneria delle materie plastiche,

AEM, AgenBiella, Ecotermica Piemontese, Pianeta, GTT, FIAT, Gruppo Bertone, Merlo, Azimut Benetti, IVECO-IRISBUS

MCFC FN FN Allemano Metrology, Attas, IREM, Giacobini, Belotti Sistemi,

AEM

SOFC - - Allemano Metrology, Attas, Giacobini, Belotti Sistemi, IREM, Centro di Cultura per l’ingegneria delle materie plastiche.

Edison, Gas Turbine Technologies, AEM

Alcune delle aziende già operative nel settore dellàutilizzo:


Conclusioni• la filiera dell’idrogeno e le tecnologie ad esse connessa

rappresentano non solo una speranza per il futuro sistema energetico ma soprattutto un’importante settore industriale nel possibile futuro scenario mondiale

• Il Piemonte ha ottime potenzialità per candidarsi a ricoprire il ruolo di Regione di Eccellenza per la filiera dell’idrogeno

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