DIPARTIMENTO TECNOLOGIE ENERGETICHE

Ing. Giambattista Guidi

Responsabile dell’Unità di Supporto Tecnico-Strategico

Dipartimento Tecnologie Energetiche

giambattista.guidi@enea.it

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ENEA - Dipartimento Tecnologie Energetiche

DTE

6 Divisioni

19 Laboratori

3 DivisioniFonti

rinnovabili

DivisioneTecnologie per

l’efficienza energetica

DivisioneProduzione,

conversione e uso dell’energia

DivisioneICT e sistemi informatici

USTSGTF

Dipartimento Tecnologie Energetiche

Divisione Fotovoltaico e Smart Network

Sistemi PV di nuova generazione

Nuovi materiali per il PV: thin film, celle ad alta efficienza (tandem)

Smart Grids e interfaccia delle FER con la rete elettrica

Divisione Solare Termico e Termodinamico

Impianti sperimentali con collettori parabolici lineari e non, tecnologie coating tubi ricevitori, uso sali fusi, sistemi di accumulo termico

Qualificazione e certificazione di collettori solari termici

Divisione Bioenergia, Bioraffineria e Chimica Verde

•Produzione di syngas da biomasse (scarti agricoli-forestali), chemicals

•Gassificazione, bioenergia da microalghe

Divisione Produzione, Conversione e Uso Efficienti dell’Energia•Sistemi elettrochimici per l’accumulo elettrico di energia, hydrogen storage, supercapacitors

•Sistemi di cogenerazione, nuovi materiali ottici

•Uso Sostenibile dei combustibili fossili (CCSU)

•Mobilità sostenibile

Smart Energy

•Smart public lighting

•Smart cities

•Smart Building Energy Management Systems (BEMS) and demand-response systems

ICT

•High Performance Computation

•Partecipazione a numerosi progetti Dipartimentali e non

materiali celle moduli sistemaRete

elettrica

Fabbricazione & caratterizzazione

commercialeAlta efficienza

Bassi costi

progettazionetesting

smaltimento

progettazionetesting

Life Cycle Analysis

smart gridAccumulo

Laboratorio per controlloqualità, affidabilità e

standardizzazione

Divisione Fotovoltaico e Smart Network

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Fotovoltaico Innovativo

Sviluppo di celle fotovoltaiche ad efficienza (tandem)

Realizzazione di componenti e metodologie per

produttività dei sistemi fotovoltaici

Servizi smart d’integrazione a rete

Celle solari a film sottile con materiali di grande disponibilità

Ricerche per la sostituzione degli elementi della cella considerati tossici e rari (Cd, In e Te), con elementi non tossici e di grande disponibilità, con simili rendimenti di cella.

Celle solari a film sottile

Materiali ternari (CuInSe2) e binari (CdTe)

Efficienza > 20%

Studio di 2 composti

Cu2SnS3 (CTS)

Cu2ZnSnS4 (CZTS)

Fotovoltaico Innovativo - Sviluppo

contatti elettrici sul lato posteriore della cella

Celle solari a film sottile di silicio

Celle solari a eterogiunzione a-Si/c-Si

Celle solari a eterogiunzione grafene/c-Si

Celle solari a base di perovskite

Attività di ricerca sulle celle solari

Schema di cella a base di perovskite

Divisione Solare Termico e Termodinamico

• sicurezza del fluido (sali fusi), fertilizzante naturale, non infiammabile, non tossico, non inquinante

• miglioramento dell’efficienza del ciclo termodinamico (T di esercizio da 390° a 565 °C, grazie allo sviluppo di nuovi coating dei tubi collettori)

• accumulo termico per compensare le variazioni dell’intensità solare efficienzaenergetica (fu 55-60%)

• costi specchi (unità di area) nuova tecnologia con materiali più leggeri, robusti, economici

ENEA ha sviluppato un concetto innovativo di impianto CSP che utilizza sali fusi ad T (550°C) sia come fluido termovettore che come mezzo per l’accumulo termico, in sistemi parabolici lineari.

VANTAGGI

Concentrated Solar Power (CSP) – Tecnologia ENEA

USO DI SALI FUSI (fluido termovettore)

Sviluppi tecnologici per componenti fondamentali dell’impianto CSP quali: collettori solari, tubi ricevitori e sistema di accumulo termico

Sviluppati e brevettati da ENEA, dopo test nell’impianto di prova PCS (aprile 2004 – oggi: > 60.000 h

Fig. Impianto di prova PCS

Tecnologia innovativa : Stratificazione a film sottili, a base dinano-compositi del tipo CERMET, mediante tecnica difabbricazione in vuoto del tipo sputtering – Brevetto ENEA

Vantaggi : Massima temperatura d’impiego (550 °C) > diquella dei prodotti presenti sul mercato (400 °C). Prodottounico nel panorama mondiale.

Tecnologia solare ENEA

IMPIANTO ARCHIMEDE

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Divisione Bioenergia, Bioraffineria e Chimica Verde

Produzione di energia termica, energia elettrica, biocombustibili, intermedi chimici e biomateriali

Realizzazione di prototipi e impianti pilota in scala (sufficientemente )

Verifica preliminare di fattibilità tecnico-economica

- Materie prime lignocellulosiche- Oli residuali- Coprodotti delle filiere di prod. di

bioetanolo e biodiesel- Sottoprodotti dell’industria aliment.

Attività di ricerca per la produzione di biocarburanti, prodotti/materiali “bio-based”, bioenergia

Valorizzazione energetica di biomasse da filiere corte locali• Energia elettrica• Biocombustibili gassosi

Ricerca, innovazione tecnologica

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Infrastrutture ENEA su attività per la produzione di biogas e biometano

Impianto pilota didigestioneanaerobica (6 m3)per test innovatividi produzionebiogas

Impianto pilota a membrane per la produzionedi biometano da 350 m3 biogas / h,

Coltivazione sperimentale per la produzione dimicroalghe finalizzate alla produzione di biogas ebiofuels

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FACILITIES Trisaia

Studio dei processi di gassificazione biomassa

Bioraffineria convertire la biomassa in varie tipologie di prodotti (alimenti, mangimi, materiali e prodotti chimici verdi) e di energia (carburanti, energia elettrica e calore)

Hall tecnologica per il pretrattamento e frazionamento di biomasse

300 kg/h di materiale + materiale omogeneo ad rilascio di zuccheri

R&S per la produzione

- Bioetanolo da materiali lignocellulosici;- Biodiesel da oli e grassi vegetali e

animali e bioalghe;- H2 da lignocellulosa e biomasse

fermentescibili

R&S

- Nuove funzioni enzimatiche per la destrutturazione della biomassa

- Processi per la conversione di emicellulosa e lignina in bioprodotti

Divisione Smart Energy

• Smart City: un insieme coordinato di interventi che mirano a rendere la città più sostenibile, sia da un punto di vista energetico-ambientale, sia da quello legato agli aspetti della coesione sociale, al fine di migliorare la qualità della vita dei cittadini.

• Città insieme di reti interconnesse (rete dell’illuminazione pubblica, rete dei trasporti, rete elettrica, rete degli edifici, rete dell’acqua e dei rifiuti, rete delle relazioni sociali), con ampio uso di tecnologie ICT e soprattutto di intelligenza

Piattaforma ICT interoperabile che integra servizi urbani quali: la rete di illuminazionepubblica, la mobilità, smart building, sistemi di supporto alle decisioni per la protezionedi infrastutture critiche, partecipazione attiva del cittadino

Sviluppo di progetti pilota integrati nel tessuto urbano e regionale, con il coinvolgimentodi stakeholders pubblici e privati

Possibili applicazioni

• sorveglianza anti-intrusioni di porti (trasmissione alta velocità)

• esplorazione rapida del fondale marino (parallelismo e grande banda passante di comunicazione)

• individuazione e controllo di sorgenti di inquinamento marino

• controllo della flora e fauna marina

• controllo delle pipes sottomarine

Divisione Smart Energy

Innovativo Sistema di Supporto alle Decisioni (CIPCast), in grado di:- predire (h24) danneggiamenti attesi degli elementi delle infrastrutture in un dato territorio

(distretto, città, regione) a causa di avverse condizioni meteo-climatiche,- stimare gli impatti sui servizi erogati da quelle infrastrutture, - valutare le conseguenze che la perdita (o la riduzione) dei servizi avranno sui cittadini e sul

sistema industriale.

PROTEZIONE DELLE INFRASTRUTTURE CRITICHE

ROBOTICA SOTTOMARINA

Studio e sulla realizzazione di sistemi di sciami sottomarini, di costo contenuto, basati sul robot sottomarino VENUS

Divisione Produzione, conversione e uso efficienti dell’energia

• Uso sostenibile dei combustibili fossili, maggiore efficienza di combustione, diagnostica della fiamma, produzione di combustibili e chemicals, impianti a emissione zero basati sulla CCS

• Sviluppo e testing di sistemi di accumulo per applicazioni mobili e stazionarie, mobilità sostenibile

• Celle a combustibile

• Termofluidodinamica applicata

• Materiali ottici per l’energia

Sviluppo su scala significativa di un processo di cattura multi-ciclica della CO2

Decarbonizzazione del combustibile fossile solido o gas con cattura della CO2, produzione di H2 e sua combustione in turbina a gas per la produzione di energia elettrica

ZECOMIX (Zero Emission of Carbon with mixed technologies)

Database MERIL

Divisione Produzione, conversione e uso efficienti dell’energia

AGATURImpianto per il test di cicli Brayton-Joule avanzati, simulando il ciclo turbogas con fluidi di lavoro diversi dall’aria

Cicli avanzati con turbine a gas - con ricircolazione di gas esausti (EGR)- con S-CO2

rendimento termico, ingombri load flexibilityIntegrazione con le rinnovabili e tecnologia di back-up della rete elettrica

Uso della CO2 per prod. combustibili e chemicals (CCU)

Reazione della CO2 con H2 (prodotto da H2O tramite elettrolisi alimentata da fonte rinnovabile) per la produzione di CH4Altri combustibili: metanolo e DME

Piccolo impianto dimostrativo FENICE

• L’utilizzo di fonti rinnovabili, per la loro discontinuità e per l’integrazione nella rete elettrica, richiede lo sviluppo di sistemi di accumulo elettrici

• ENEA è impegnata in questo settore di R&S sia per quanto riguarda le tecnologied’integrazione e interfaccia con la rete, sia per lo sviluppo di batterie al litiospecificamente dedicate all’autotrazione elettrica

Divisione Produzione, conversione e uso efficienti dell’energia

Veicoli a impatto ambientale: elettrici e ibridi e relativi sistemi di ricarica e di accumulo di energia

Strumenti innovativi per la mobilità sostenibile applicati a:- monitoraggio e previsione del traffico in tempo reale- stima georeferenziata dei consumi e delle emissioni da

traffico veicolare (basata sul reale ciclo di marcia)- ottimizzazione del trasporto multimodale a medio e

lungo raggio

Impianto sperimentale per prove di trasferimento del calore con cambiamento di fase in assenza di gravità

Thermal management di sistemi ad elevata potenza termica

Divisione Produzione, conversione e uso efficienti dell’energia

Termofluidodinamica applicata

Materiali ottici per l’energia

•Realizzazione di rivestimenti a film sottile con varie tecniche di deposizione •Caratterizzazione dei film sottili per la determinazione delle proprietà ottiche dei materiali

• realizzazione di strumenti per la spettrometria di immagine (osservazione della Terra dallo spazio, monitoraggio ambientale)

• realizzazione di filtri interferenziali per sensoristica e strumentazione innovativa.

Applicazioni più significative

Divisione Sistemi per l’informatica e l’ICT

Sviluppo sistemi per l’informatica e l’ICT (ICT)

• Infrastruttura di rete• Infrastruttura di calcolo• Infrastruttura per il sistema informativo di Agenzia• Infrastruttura cloud per servizi ENEA

Fig. CRESCO 4

Attività progettuali

• Modellistica per nuovi materiali• Applicazioni per l’efficienza energetica in

vari settori (anche data centre)• Competitività e sostenibilità dei sistemi

produttivi