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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


BiomasseEolico



Fonti rinnovabili



Acquifero salino

SEPARAZIONE CO2

Giacimento esaurito


BiomasseEolico



Fonti rinnovabili



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


Motori a combustione interna


Turbine


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





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

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