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MR/2005-1
ENTE PER LENUOVE TECNOLOGIE,L’ENERGIA E L’AMBIENTE
Convegno ATI-UITL’idrogeno vettore energetico del futuroTorino, 7 luglio 2006
L’idrogeno: prospettive di sviluppoL’idrogeno: prospettive di sviluppo
Francesco Di MarioENEA, Progetto Idrogeno e Celle a CombustibileC.R. Casaccia, Via Anguillarese 301, 00060 Roma
MR/2006-2
IndiceIndice
Situazione attuale e prospettive di sviluppo in Italia
Possibile ruolo dell’idrogeno nel sistema energetico e condizioni per il suo sviluppo
Quadro delle principali iniziative in corso a livello internazionale, con particolare riferimento all’Unione Europea
MR/2006-3
Perchè l’idrogeno?Perchè l’idrogeno?
Fonte: World Fuel Cell Council, Nuvera
Security energia
Competitivitàinternazionale
Riduzionegas serra
Inquinamentolocale
StatiStati UnitiUniti
GiapponeGiappone
EuropaEuropa
Bassa Importanza Alta
Riduzione delle emissioni di gas serra – inquinamento globale
Riduzione delle emissioni di inquinanti locali
Diversificazione delle fonti primarie, riduzione della dipendenza dalle importazioni
Aumento della competitivitàdell’industria nazionale con la creazione di nuove opportunità ad alto valore aggiunto
Riduzione delle emissioni di gas serra – inquinamento globale
Riduzione delle emissioni di inquinanti locali
Diversificazione delle fonti primarie, riduzione della dipendenza dalle importazioni
Aumento della competitivitàdell’industria nazionale con la creazione di nuove opportunità ad alto valore aggiunto
MR/2006-4
Idrogeno come vettore energeticoIdrogeno come vettore energetico
Richiede tempi lunghi e investimenti ingenti, per lo sviluppo delle tecnologie e delle infrastrutture necessarie e per la graduale introduzione nel mercato
Può essere attuato solo con un forte sostegno pubblico e nell’ambito di ampie collaborazioni internazionali.
Impianto di produzione H2
BiomasseEolico
FotovoltaicoSolare termico
Generazione energia elettrica
Fonti rinnovabili
Celle a combustibile
Cicli termiciResidenziale
Acquifero salino
SEPARAZIONE CO2
Giacimento esaurito
Impianto di produzione H2
BiomasseEolico
FotovoltaicoSolare termico
Generazione energia elettrica
Fonti rinnovabili
Celle a combustibile
Cicli termiciResidenziale
Acquifero salino
SEPARAZIONE CO2
Giacimento esaurito
Impianto di produzione H2
BiomasseEolico
FotovoltaicoSolare termico
Generazione energia elettrica
Fonti rinnovabili
Celle a combustibile
Cicli termiciResidenziale
Acquifero salino
SEPARAZIONE CO2
Giacimento esaurito
Trasporto
Combustibili fossili
HH22
UTILIZZO E STOCCAGGIO HUTILIZZO E STOCCAGGIO H22PRODUZIONE HPRODUZIONE H22 UTILIZZO E STOCCAGGIO HUTILIZZO E STOCCAGGIO H22PRODUZIONE HPRODUZIONE H22
Lo sviluppo dell’idrogeno come vettore energetico:
Comporta mutamenti sostanziali nel sistema energetico, dalle fonti utilizzate alle tecnologie d’uso finale
MR/2006-5
Principali fattori che influiscono sullo sviluppo dell’idrogenoPrincipali fattori che influiscono sullo sviluppo dell’idrogeno
Sviluppo di tecnologie/combustibili alternativi
Fattori tecnologici (disponibilità, prestazioni e costi delle diverse tecnologie necessarie per l’intero ciclo dell’idrogeno)
Fattori politici e socio-economici (politiche per riduzione CO2e sicurezza approvvigionamenti, disponibilità delle risorse necessarie, prezzo dei combustibili e tassazione sugli stessi, informazione/educazione, standard e normative, ecc.)
MR/2006-6
Fonti e processi per la produzione idrogenoFonti e processi per la produzione idrogenoFo
ssili
CGH2
LH2Idrogenodotto o trasporto su
strada
NUCLEARE
Rinn
ovab
ili
GAS NATURALE
Ossidazione parzialeOLI PESANTI / RESIDUI I RAFFINERIA
CARBONE
BIOMASSE
COLLETTORI SOLARI
BIOMASSE - (Es.alghe verdi)
ELETTRICITÀ
EOLICO, PV, IDROELETTRICO
Elettrolisi
Processi ad alta T
Processi termochimici
Processi foto-biologici
Elettrolisi
Reforming
Gassificazione
Gassificazione
Steam reforming (on site)
Elettrolisi (on-site)
Elettrolisi (on-site)
Trasportodi LH2 su
strada
Già disponibili
dal 2010 al 2030
dal 2030 al 2050
MR/2006-7
Previsione dei costi di produzione dell’Idrogeno (IEA)Previsione dei costi di produzione dell’Idrogeno (IEA)
1 GJ = 8.33 kg H2
0
5
10
15
20
25
30
35
Distrib
uito
Distrib
uito
Centra
lizzato
Centra
lizzato
Centra
lizzato
Centra
lizzato
Centra
lizzato
Centra
lizzato
Gas naturale Elettrolisi Gas naturale Gas naturale Carbone Nucleare Solare Gassificazione
No CCS ElettricitàCO2-free
No CCS CCS CCS Ciclo S/I Ciclo S/I Biomasse
Cos
ti di
pro
duzi
one
H2
[USD
/GJ]
MR/2006-8
Influenza del CCS sulla diffusione dell’idrogeno al 2050 (IEA)
0
5
10
15
20
MAP MAP no FutureGen MAP no CCS
[EJ H
2/yr]
MR/2006-9
Distribuzione e trasporto dell’idrogenoDistribuzione e trasporto dell’idrogeno
WaziersWaziers
Lille
IsberguesIsbergues
FeluyFeluyCharleroiCharleroi Liege
Genk
Dordrecht
Rotterdam
NETHERLANDS
BELGIUMFRANCE
AntwerpAntwerp
Gent
BergenBergen--opop--ZoomZoom
Maubeuge
Zeebrugge
RozenburgRozenburg
TerneuzenTerneuzen
Geleen
Mons
DunkirkDunkirkBrussels
WaziersWaziers
Lille
IsberguesIsbergues
FeluyFeluyCharleroiCharleroi Liege
Genk
Dordrecht
Rotterdam
NETHERLANDS
BELGIUMFRANCE
AntwerpAntwerp
Gent
BergenBergen--opop--ZoomZoomBergenBergen--opop--ZoomZoom
Maubeuge
Zeebrugge
RozenburgRozenburgRozenburgRozenburg
TerneuzenTerneuzen
Geleen
Mons
DunkirkDunkirkBrussels
L’idrogeno èattualmente distribuito in forma liquidaforma liquida e come gas compressogas compresso, utilizzando carri bombolai o idrogenodotti. I tube trailers
possono essereutilizzati cone sistemi di accumulopresso l’utente o alla stazione diservizio
Tube trailer(1.000-6.000 Nm3 CH2)
Carri bombolai (39.000 Nm3)Capacità: 10 Nm3, 200 bar
Rete di 720 km in USA e 1500 km in EuropaLe condotte utilizzate sono costruite in acciaio ed operano a pressioni di 10-20 bar, con un diametro di 25-30 cm
MR/2006-10
Stazioni di servizio a Idrogeno nel mondo
0
20
40
60
80
100
120
140
160
pre1998
1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
Num
ero
di s
tazi
oni d
i ser
vizi
o a
H2
[-]
PrevisteIn funzione
MR/2006-11
Sistemi di accumulo idrogenoStato della tecnologiaSistemi di accumulo idrogenoStato della tecnologia
Idrogeno liquido Idruri metalliciIdrogeno compresso
H2 compr. 350 bar
H2 compr. 700 bar
0 1 2 3
Idruri complessi
Idruri chimici
Idrogeno liquido
2010
2015
kWh/LkWh/kg
Obiettivi DoE
Densità di energia
0,8
1,4
1,7
1,6
1,9
2
3
0,6
1
1,2
0,8
0,5
1,5
2,7
0 5 10 15 20
16
8
6
18
15
2
4
H2 compr. 350 bar
H2 compr. 700 bar
Idruri complessi
Idruri chimici
Idrogeno liquido
2010
2015 Obiettivi DoE
Costo del sistema di accumulo, $/kWh
MR/2006-12
Utilizzo dell’idrogenoUtilizzo dell’idrogeno
Celle a combustibile
Motori a combustione interna
Celle a combustibile
Turbine
Celle a combustibile
MR/2006-13
Veicoli a idrogenoVeicoli a idrogeno
Veicoli a celle a combustibileVeicoli a celle a combustibile DaimlerDaimlerCChryslerhryslerFord Motor CoFord Motor CoGeneral Motors / General Motors / OpelOpelHonda Motor CoHonda Motor CoMazda Motor CoMazda Motor CoMitsubishi Motor Corp.Mitsubishi Motor Corp.Nissan Motor Corp.Nissan Motor Corp.Toyota Motor CoToyota Motor CoHyundai Motor CoHyundai Motor CoDaihatsuDaihatsuSuzukiSuzukiVolkswagenVolkswagen//AudiAudiFiatFiatPSA PSA PeugeotPeugeot CitroenCitroen
Veicoli con motori a combustione internaVeicoli con motori a combustione internaBMWBMWFord Motor CoFord Motor CoMazda Motor CoMazda Motor CoMANMAN
MR/2006-14
Celle a combustibile – Generazione stazionariaCelle a combustibile – Generazione stazionaria
Generazione portatileGenerazione portatilePremium powerPremium power
Generazione distribuitaGenerazione distribuita Usi residenzialiUsi residenziali
MR/2006-15
Utilizzo dell’idrogeno in impianti di potenzaUtilizzo dell’idrogeno in impianti di potenza
Necessità di sviluppo per alcuni componenti critici, come combustore/turbina a idrogeno
Carbone
H2
Confinamento
GTCC
Reattore diShift
GassificatoreCO2Separazione
CO2
O2
N2Separazione ariaPSA H2
Gas naturale
H2
Confinamento
GTCC
Reattore diShift
Steam reforming *
CO2SeparazioneCO2
* O reforming autotermico o ossidazione parziale
PSA H2
MR/2006-16
Influenza delle politiche per la riduzione della CO2 sulla diffusione dell’idrogeno (IEA)
0
5
10
15
20
25
30
2000 2010 2020 2030 2040 2050
[EJ/
yr]
MAP100
MAP
MAP25
BASE
Incentivi per la riduzione della CO2 equivalenti a:- 100 $/t CO2 per MAP100- 50 $/t CO2 per MAP- 25 $/t CO2 per MAP25
MR/2006-17
Idrogeno e Celle a CombustibilePrincipali programmi di ricerca, sviluppo e dimostrazioneIdrogeno e Celle a CombustibilePrincipali programmi di ricerca, sviluppo e dimostrazione
• VI Programma Quadro• European Hydrogen and Fuel Cell Technology
Platform
Finanziamenti pubblici: 6PQ (2002-2006) ~ 275 M€
DoE-EERE Office • Hydrogen, Fuel Cells &
Infrastructure Technologies Program
• FreedomCAR and Fuel Partnership
DoE- Fossil Energy Office• FutureGen• SECA Program
California Fuel CellPartnership
Finanz. pubblici: ~ 250 M€ / anno
METI - NEDO • Polymer Electrolyte Fuel
Cell Technologies UtilizingHydrogen Energy Program
METI-NEF• PEFC Systems Demonstration
Project
METI - JARI and ENAA• Japan Hydrogen & Fuel Cell
Demonstration Project
Finanziamenti pubblici: ~ 250 M€ / anno
• Programmi Nazionali (Germania, Francia, Italia, ..)Finanziamenti pubblici: ~ 200 M€ / anno
863 Program (MOST) ) – Tecnologie idrogeno e celle a combustibile973 Program (MOST) – Ricerca di base su idrogeno e celle a combustile
Finanziamenti pubblici: 973 Program ~ 5 M€ (2000-2008)
NATIONAL RD&D ORGANIZATION for HYDROGEN AND FUELCELL
RD&D su Idrogeno eCelle aCombustibile(MOCIE, 2004-2008)
21st Frontier Hydrogen Energy R&D Program (MOST, 2003-2013)
Finanz. pubblici : MOCIE 420 M€MOST 75 M€
• VI Programma Quadro• European Hydrogen and Fuel Cell Technology
Platform
Finanziamenti pubblici: 6PQ (2002-2006) ~ 275 M€
DoE-EERE Office • Hydrogen, Fuel Cells &
Infrastructure Technologies Program
• FreedomCAR and Fuel Partnership
DoE- Fossil Energy Office• FutureGen• SECA Program
California Fuel CellPartnership
Finanz. pubblici: ~ 250 M€ / anno
METI - NEDO • Polymer Electrolyte Fuel
Cell Technologies UtilizingHydrogen Energy Program
METI-NEF• PEFC Systems Demonstration
Project
METI - JARI and ENAA• Japan Hydrogen & Fuel Cell
Demonstration Project
Finanziamenti pubblici: ~ 250 M€ / anno
• Programmi Nazionali (Germania, Francia, Italia, ..)Finanziamenti pubblici: ~ 200 M€ / anno
863 Program (MOST) ) – Tecnologie idrogeno e celle a combustibile973 Program (MOST) – Ricerca di base su idrogeno e celle a combustile
Finanziamenti pubblici: 973 Program ~ 5 M€ (2000-2008)
863 Program (MOST) ) – Tecnologie idrogeno e celle a combustibile973 Program (MOST) – Ricerca di base su idrogeno e celle a combustile
Finanziamenti pubblici: 973 Program ~ 5 M€ (2000-2008)
NATIONAL RD&D ORGANIZATION for HYDROGEN AND FUELCELLNATIONAL RD&D ORGANIZATION for HYDROGEN AND FUELCELL
RD&D su Idrogeno eCelle aCombustibile(MOCIE, 2004-2008)
21st Frontier Hydrogen Energy R&D Program (MOST, 2003-2013)
Finanz. pubblici : MOCIE 420 M€MOST 75 M€
MR/2006-18
Fuel Cell and Hydrogen RTD Framework ProgrammesFinanziamenti CEFuel Cell and Hydrogen RTD Framework ProgrammesFinanziamenti CE
0
50
100
150
200
250
300
FP2(1986-1990)
FP3(1990-1994)
FP4(1994-1998)
FP5(1998-2002)
FP6(2002-2006)
M€
832
58
145
275
EUROPEANCOMMISSION
MR/2006-19
Collaborazioni internazionaliCollaborazioni internazionali
International Partnership for Hydrogen EconomyInternational Partnership for Hydrogen Economy
European Hydrogen and Fuel Cells Technology PlatformEuropean Hydrogen and Fuel Cells Technology Platform
Implementing Agreements IEAImplementing Agreements IEA(Idrogeno, Celle a Combustibile Avanzate, Veicoli Elettrici ed Ibridi)
Carbon Sequestration Leadership ForumCarbon Sequestration Leadership Forum
MR/2006-20
Idrogeno e Celle a CombustibileProgrammi della Commissione EuropeaIdrogeno e Celle a CombustibileProgrammi della Commissione Europea
Novembre 2003Novembre 2003 – Il “QuickQuick--startstart ProgrammeProgramme” della ““EuropeanEuropean InitiativeInitiative forfor GrowthGrowth””identifica l’Economia dell’Idrogeno come una delle aree chiave degli investimenti per il medio termine e prevede due progetti HyCom HyCom e HypogenHypogen con un budget complessivo indicativo di 2,8 miliardi di euro di finanziamenti pubblici e privati
2004 2004 -- Piattaforma Tecnologica Europea per lPiattaforma Tecnologica Europea per l’’Idrogeno e le Celle a Idrogeno e le Celle a Combustibile Combustibile -- Obiettivo:: ““promuovere e accelerare lo sviluppo e la diffusione di tecnologie europee competitive per l’impiego dell’idrogeno e delle celle a combustibile in applicazioni stazionarie, portatili e trasporto”
20052005 - Presentazione dei documenti:►“Strategic Research Agenda”, che propone un programma decennale di ricerca,
sviluppo e dimostrazione e definisce priorità, tempi e budget per i principali settori di ricerca►“Deployment Strategy”, che descrive le prime fasi e le tappe più importanti nella
penetrazione nel mercato dell’idrogeno e delle celle a combustibile per applicazioni stazionarie e destinate al trasporto al 2020.
MR/2006-21
Punti chiave della strategia europeaPunti chiave della strategia europea
Necessità di un programma decennale di RD&D finalizzato perridurre il costo dei sistemi a FC di un fattore 10 (100 per il
trasporto); migliorare le prestazioni e la durata dei sistemi a FC di un fattore> 2ridurre il costo dell’idrogeno distribuito di un fattore > 3sviluppare nuovi materiali per l’accumulo dell’idrogeno chesoddisfino i requisiti per le applicazioni veicolari in termini diautonomia e compattezza
Necessità di combinare investimenti pubblici e privati a livelloeuropeo – includendo EU, MS e Regioni – per raddoppiare lo sforzoattualeNecessitNecessitàà didi svilupparesviluppare un un contestocontesto politico politico favorevolefavorevole e e opportuniopportuni schemischemi finanziarifinanziariProgramma integrato di RTD + D, comprendentedimostrazioni su larga scala, per colmare il gap traR&D e commercializzazione.
Obiettivi per la commercializzazioneApplicazioni portatili dal 2010
Applicazioni stazionarie dal 2015Applicazioni per trasporto di massa dal 2020
MR/2006-22
Piattaforma Europea Idrogeno e Celle a CombustibileNuova StrutturaPiattaforma Europea Idrogeno e Celle a CombustibileNuova Struttura
ImplementationPanel
ImplementationPanel
Transport Cross cuttingIssues
HydrogenSupplyStationary Portable
(Roads2Hycom &HyLights)
PLATFORM OPERATIONS
Information
Planning
ECEC
Review and assessment
Operational suggestions
Strategic suggestions
Mirror GroupMirror GroupAdvisory Councilincluding EG
Advisory Councilincluding EG
JTI WGJTI WG
MR/2006-23
Joint European Technology InitiativesJoint European Technology Initiatives
La JTI costituisce un meccanismo per creare la necessaria integrazione tra le numerose iniziative di ricerca avviate a livello europeo, nazionale e regionale e sostenere la collaborazione pubblico/privato.
Investimentiprivati
Fondi strutturali
7PQ7PQ InvestimentiInvestimenti industrialiindustriali
I
UK
NLD E
SE
….
….F
ERA-NET
EuropeanInvestment Bank
All’interno del 7° PQ di Ricerca Scientifica e Tecnologica è prevista l’adozione di una “Joint European Technology Initiative” (JTI) su Idrogeno e Celle a Combustibile.
Finanziamenti necessari:~~ 250 M€ di finanziamenti pubblici, di cui 80-100 M€ UEaltri 250 M€ di finanziamenti privati
ProgrammiNazionali e Regionali
MR/2006-24
L’idrogeno in ItaliaL’idrogeno in Italia
L’interesse per l’idrogeno, e per le tecnologie ad esso collegate, èrapidamente cresciuto negli ultimi anni in Italia, in linea con quanto avvenuto nei maggiori paesi industrializzati
Molteplici iniziative sono state avviate da parte di strutture di ricerca, industria, utenti, Pubblica Amministrazione (soprattutto Ministeri e Regioni)
l’Italia partecipa a importanti iniziative internazionali nel settore (IPHE, Carbon Sequestration Leadership Forum, Piattaforma Europea).
Finanziamenti crescenti per attività di ricerca, sviluppo e dimostrazione si sono resi disponibili a livello regionale e nazionale (ed europeo), portando a programmi complessivi per circa 50 MEuro/anno
MR/2006-25
Idrogeno e Celle a Combustibile nel PNRIdrogeno e Celle a Combustibile nel PNR
Diversi progetti sono stati avviati presso industrie ed organizzazioni di ricerca nel quadro del Programma Nazionale di Ricerca “Idrogeno e Celle a Combustibile” finanziato dal Ministero dell’Istruzione, Università e Ricerca e dal Ministero dell’Ambiente attraversoil Fondo Integrativo Speciale per la Ricerca (FISR)
14 progetti36 istituzioni coinvolte tra industrie, organizzazioni di ricerca ed università
MR/2006-26
IDROGENOProgetti FISRIDROGENOProgetti FISR
Sviluppo di tecnologie e componenti innovativi per la produzione di idrogeno da sorgenti rinnovabili o da fonti fossili e separazioni idrogeno/CO2
Sviluppo di sistemi di accumulo idrogenoSviluppo di tecnologie, componenti e sistemi per l’uso dell’idrogeno nei settori del trasporto e per la generazione di potenza distribuita
Sviluppo di tecnologie e componenti innovativi per la produzione di idrogeno da sorgenti rinnovabili o da fonti fossili e separazioni idrogeno/CO2
Sviluppo di sistemi di accumulo idrogenoSviluppo di tecnologie, componenti e sistemi per l’uso dell’idrogeno nei settori del trasporto e per la generazione di potenza distribuita
Finanziamento FISR : 51,129 M€Finanziamento FISR : 51,129 M€
ENEA – Tecnologie e processi innovativi per affrontare la transizione e preparare il futuro del sistema ad idrogeno (Finanziamento 10,668 M€)Centro Ricerche FIAT – Matrici di microcombustori ad idrogeno (Finanziamento 6,057 M€)Consorzio Interuniversitario per lo Sviluppo dei Sistemi a Grande Interfase – Produzione e stoccaggio di idrogeno in nanomateriali(Finanziamento 4,296 M€)Consorzio IPASS – Sistemi innovativi di produzione di idrogeno da energie rinnovabili (Finanziamento 6,88 M€)Consorzio Pisa Ricerche – Sistemi integrati di produzione di idrogeno e sua utilizzazione nella generazione distribuita (Finanziamento 5,506 M€)Università di L’Aquila – Idrogeno puro da multifuel leggeri mediante reforming a conversione totale e stoccaggio su matrici porose (Finanziamento . 6,882 M€)Università di Padova – Metodologie innovative per la produzione di idrogeno da rinnovabili (Finanziamento 5.506 M€)Università di Perugia – Produzione dell’idrogeno a partire da scarti di raffineria petrolchimica ed impiego nella trazione ferroviaria e nella generazione di potenze elettrica distribuita ((Finanziamento 4,818M€)
MR/2006-27
Celle a CombustibileProgetti FISRCelle a CombustibileProgetti FISR
Finanziamento FISR : 38,734 M€Finanziamento FISR : 38,734 M€
ENEA – Sviluppo delle tecnologie delle celle a combustibile e dei sistemi per le loro applicazioni (Finanziamento 7,484 M€)CNR-ITAE – Celle a combustibile ad elettroliti polimerici e ceramic; dimostrazione di sistemi e sviluppo di nuovi materiali (Finanziamento 9,729 M€)Università di Genova – Sviluppo di un sistema MCFC pressurizzato e sperimentazione di un impianto dimostrativo da 500 kW alimentato con gas di sintesi a composizione variabile (Finanziamento 4,989 M€)Università di Perugia – Nuovi sistemi economici e competitivi di celle a combustibile a carbonati fusi per generazione diffusa (Finanziamento 7,484 M€)Università di Roma ” La Sapienza” – Sviluppo di membrane protoniche innovative per celle a combustibile con elettrolita polimerico (Finanziamento 4,294 M€)INSTM – Nanosistemi ibridi ed inorganici per lo sviluppo di celle a combustibile (Finanziamento 4,365 M€)
Miglioramento delle prestazioni e riduzione dei costi attraverso lo sviluppo di innovativi materiali. componenti e ingegneria di cella Sviluppo e dimostrazione di sistemi a celle a combustibile per trasporto, generazione stazionaria e per l’alimentazione di sistemi portatili Sperimentazione di impianti dimostrativi monitoraggio e verifica dei comportamenti operativi per celle operanti con molteplicità di combustibili
MR/2006-28
Idrogeno e Celle a CombustibilePrincipali iniziative in corso nelle regioni italianeIdrogeno e Celle a CombustibilePrincipali iniziative in corso nelle regioni italiane
Progetto Arezzo Progetto Arezzo – Rete di distribuzione H2 per il distretto orafo ed utilizzo in celle a combustibile; installazione di unità CHP (PEFC)Progetto HBUS Progetto HBUS - Sviluppo di autobus ibridi a celle a combustibile per centri storici
Progetto Progetto SotacarboSotacarbo– Idrogeno prodotto da carbone
ValmontoneValmontone – Produzione di idrogeno da fonti rinnovabili, usi nella trazione
HighValleyHighValley - Sviluppo di sistemi energetici basati su idrogeno (da fonti rinnovabili) Progetto Progetto EasyHyEasyHy (CEA Bellini, Penne) – H2 prodotto per elettrolisi da impianto PV ed impiegato in una cella ad elettrolita polimerico da 5 kW
Progetto IRISBUSProgetto IRISBUS - Realizzazione e dimostra-zione di un autobus a celle a combustibile e sviluppo delle relative infrastruttureProgetto FIAT CITY CAR HYDROGENProgetto FIAT CITY CAR HYDROGEN –Realizzazione e dimostrazione di SEICENTO e PANDA alimentate con celle a combustibileProgetto EOS (Energia da Ossidi Solidi)Progetto EOS (Energia da Ossidi Solidi) ––Progettazione e realizzazione presso GTT (Torino) di un’unità CHP da 125 kW (SOFC -SiemensWestinghouse) Progetto H2.Progetto H2..006.006– Sistema a celle a combustibile presso il centro servizi atleti per Olimpiadi Torino 2006 (Pianeta / HysyLab)Progetto Primo Settimo Progetto Primo Settimo – Produzione, accumulo e uso di idrogeno da rinnovabili (PV), presso l’ASM (Pianeta)
Hydrogen ParkHydrogen Park (Porto Marghera) – Uso reflui idrogeno da impianti industriali; applicazioni per cogenerazione e mezzi di trasporto
Milano BicoccaMilano Bicocca – Progetto integrato idrogenoZero Regio ProjectZero Regio Project – R,S&D infrastrutture combustibili alternati (idrogeno e biocombustibili) Progetto BEAM Progetto BEAM (ASM Brescia) –– Dimostrazione di miscele metano/H2 in motori a combustione interna; produzione di H2 da biomasse; dimostrazione celle a combustibileIdrogeno dal soleIdrogeno dal sole (Brescia) – produzione di idrogeno da rinnovabili (PV) ed utilizzo in celle a combustibile (PEFC 5 kW)
Progetto Neo Progetto Neo – Sviluppo di veicoli leggeri a idrogeno e delle infrastrutture necessarie al suo uso
MR/2006-29
Piattaforma Nazionale Idrogeno e Celle a CombustibilePiattaforma Nazionale Idrogeno e Celle a Combustibile
Avviata per iniziativa del Ministero dellMinistero dell’’Istruzione, UniversitIstruzione, Universitàà e Ricercae Ricerca, con coordinamento del Centro Ricerche FIATCentro Ricerche FIATObiettivo: definire una strategia condivisa di Ricerca, Sviluppo ed Applicazione che favorisca la competitività del sistema industriale nazionale nel settore energetico e promuova la progressiva introduzione di soluzioni compatibili con l’ambiente e sostenibili per costi e qualità, basate sull’uso dell’idrogeno e delle celle a combustibile.Partecipanti: ministeri (MIUR, MAP, MATT) e regioni, aziende (produttori di sistemi e componenti, aziende elettriche, produttori di gas tecnici, ecc.) e strutture di ricerca pubbliche e private Risultati: redazione di un documento di sintesi in cui sono state identificate le linee prioritarie di ricerca e sviluppo nazionali su idrogeno e celle a combustibile (09/2005)
MR/2006-30
Struttura Piattaforma Nazionale H2CCStruttura Piattaforma Nazionale H2CC
European Hydrogen & Fuel Cell Technology Platform (HFP) Mirror Group
PROGETTI
PRODUZIONE IDROGENO
DISTRIBUZIONE & ACCUMULO
TRASPORTOGruppi
di lavoro(38 esperti)
Comitato Guida(30 rappresentanti)
MINISTERI (MIUR, MAP, MATT)ORGANIZZAZIONI DI RICERCA
NAZIONALIINDUSTRIE
ASSOCIAZIONI DI CATEGORIA
REGIONICOMITATI ENERGIA/AMBIENTE
GENERAZIONE DI POTENZA
STAZIONARIA
3 Gruppi di supporto:• NORMATIVA E SICUREZZA
• INFORMAZIONE E FORMAZ.• STRUMENTI FINANZIARI
APPLICAZIONI DIVERSIFICATE E PRIMI MERCATI
PIATTAFORMA ITALIANAPIATTAFORMA ITALIANA(H(H22CC)CC)
MR/2006-31
Piattaforma Nazionale Idrogeno e Celle a CombustibileLinee di sviluppo prioritariePiattaforma Nazionale Idrogeno e Celle a CombustibileLinee di sviluppo prioritarie
Tecnologie per la produzione economica di idrogeno da fonti rinnovabili (20% della produzione totale al 2030)Tecnologie ad alta efficienza per la produzione di idrogeno da fonti fossili con separazione e confinamento della CO2
Distribuzione capillare ed efficiente dell’idrogeno mediante pipeline (alcune decine di km al 2015, reti regionali al 2030)Propulsori con celle PEM ad alta efficienza idonei alla produzione di massa dei veicoli (costi < 200 €/kW nel 2015; 30% dei veicoli venduti nel 2030)Sistemi efficienti per lo stoccaggio sicuro dell’idrogeno per la maggioranza delle applicazioni mobili e stazionarie (0.1 kgH2/L entro il 2015)Sistemi con celle a combustibile (PEM, MCFC) per la generazione distribuita, fissa e mobile, di energia elettrica (vita> 40000 h, costi < 1500-2000 €/kW nel 2015).
MR/2006-32
Piattaforma Nazionale Idrogeno e Celle a CombustibileProblemi e possibili sviluppiPiattaforma Nazionale Idrogeno e Celle a CombustibileProblemi e possibili sviluppi
Le conclusioni della Piattaforma non sono state ancora recepite dai MinisteriNon esiste una posizione nazionale “ufficiale” riguardante la strategia e gli obiettivi da perseguire in questo settore e le risorse disponibiliTale fatto
non favorisce l’inserimento delle strutture nazionali nel VII Programma quadro enella JTI con un ruolo importante (ad es. l’Italia come uno dei tre principali siti dimostratori previsti a livello europeo dalla JTI), in linea con la ricchezza delle iniziative in corso e con la forza dell’industria nazionale nel settorenon consente un efficace coordinamento delle azioni in corso a livello nazionale, con l’integrazione dei progetti promossi ai diversi livelli della PA (nazionale e regionale)non dà ai programmi una prospettiva di medio termine, che vada al di là dei progetti in fase di attuazione
E’ urgente superare l’attuale situazione di stallo, con azioni che spingano i Ministeri a rivitalizzare il ruolo della Piattaforma e a rendere operative le principali indicazioni della stessa.
MR/2006-33
Idrogeno e Celle a CombustibileAttività ENEAIdrogeno e Celle a CombustibileAttività ENEA
ProduzioneProduzione idrogenoidrogenoCombustibiliCombustibili fossilifossili (GN, (GN, CarboneCarbone) e ) e fontifontirinnovabilirinnovabili ((solaresolare termicotermico, biomasse), biomasse)
Accumulo idrogenoAccumulo idrogenoIdruri metallici, Idruri metallici, sodioboroidrurosodioboroidruro
UtilizzoUtilizzo idrogenoidrogenoCelle a Celle a combustibilecombustibile e e ciclicicli termicitermici avanzatiavanzati
Analisi di fattibilità e valutazioni tecnico-economiche vengono condottea livello nazionale e nell’ambito di collaborazioni internazionali
MR/2006-34
Sviluppo delle tecnologie dell’idrogeno presso ENEASviluppo delle tecnologie dell’idrogeno presso ENEA
PRODUZIONE DA ENERGIA SOLAREPRODUZIONE DA ENERGIA SOLARE
R&S di processi per la produzione di idrogeno con sistemi solari a concentrazione
PRODUZIONE DA FONTI FOSSILI ED UTILIZZO IN CICLI TERMICI AVANZATIPRODUZIONE DA FONTI FOSSILI ED
UTILIZZO IN CICLI TERMICI AVANZATI
Ciclo integrato di Ciclo integrato di produzione di produzione di
idrogeno ed energia idrogeno ed energia elettrica da carbone elettrica da carbone ad emissioni zero ad emissioni zero
ProcessoProcesso zolfozolfo--iodioiodioProcessoProcesso ferritiferriti mistemiste
Processo di produzione di idrogeno col ciclo zolfo-iodio
PRODUZIONE DA BIOMASSEPRODUZIONE DA BIOMASSE
Produzione di gas ricco in idrogeno, Produzione di gas ricco in idrogeno, mediante impianto di gassificazione mediante impianto di gassificazione a letto fluido a letto fluido ricircolatoricircolato (500 (500 kWtkWt))Sviluppo processi biologiciSviluppo processi biologici
MR/2006-35
Sviluppo delle tecnologie dell’idrogeno presso l’ENEA Sviluppo delle tecnologie dell’idrogeno presso l’ENEA
SISTEMI DI ACCUMULOSISTEMI DI ACCUMULO
Materiali compositi
Idruri chimici e metallici
Sviluppo di sistemi di accumulo per applicazioni alla trazione
Sviluppo di materiali innovativi per l’accumulo di idrogeno
UTILIZZO IDROGENO IN CELLE A COMBUSTIBILEUTILIZZO IDROGENO IN CELLE A COMBUSTIBILE
Sviluppo della tecnologia delle celle ad elettrolita polimerico e del sistema, con realizzazione di impianti dimostrativi in campo stazionario (potenza fino a qualche decina di kW) e nella trazione
Sviluppo della tecnologia delle celle a carbonati fusi e del sistema, e partecipazione alla realizzazione di impianti dimostrativi per usi stazionari (125-500 kW)
MR/2006-36
ConclusioniConclusioni
L’impiego dell’idrogeno come vettore può dare un contributo importante allo sviluppo di un sistema energetico sostenibile (riduzione delle emissioni, diversificazione delle fonti)Le barriere da superare, sia tecniche che non tecniche, sono numerose ed ènecessario l’impegno di risorse ingenti e soggetti diversi, anche nel quadro di collaborazioni internazionali
Uno sforzo notevole è in atto nei maggiori Paesi industrializzati e collaborazioni sono state avviate sia in ambito europeo che extraeuropeo (investimenti per circa 1 miliardo di $/anno, pari al 12% del totale per la ricerca nel settore energetico)
Il VII Programma Quadro della UE prevede un potenziamento notevole delle attività in questo settore, anche attraverso l’attivazione di strumenti nuovi, come la JTI
(continua …)
MR/2006-37
ConclusioniConclusioni
In Italia sono in corso numerose iniziative per lo sviluppo delle tecnologie dell’idrogeno, e per la loro graduale introduzione nel mercato, sia con fondi nazionali (Ministeri e Regioni) che nell’ambito di progetti europei;
La Piattaforma Idrogeno e Celle a Combustibile ha delineato una strategia nazionale condivisa e individuato le linee prioritarie di un programma nazionale, con l’obiettivo di rafforzare la posizione italiana nel settore, ottimizzando l’uso delle risorse e collocando il Paese in maniera efficace nelle collaborazioni internazionali
Sulla base delle indicazioni della Piattaforma, i Ministeri maggiormente coinvolti e le Regioni dovrebbero definire un quadro di azione organico e coordinato, che dia certezza per il medio termine agli operatori coinvolti e consenta agli stessi di cogliere al meglio le opportunità derivanti dai programmi della Commissione Europea