MR/2004-1

ENTE PER LE

NUOVE TECNOLOGIE,

L’ENERGIA E L’AMBIENTE

La Piattaforma Tecnologica Europea per Idrogeno e Celle a Combustibile: il primo esempio di struttura programmatica

La Piattaforma Tecnologica Europea per Idrogeno e Celle a Combustibile: il primo esempio di struttura programmatica

Raffaele VelloneENEA, Progetto Idrogeno e Celle a Combustibile

C.R. Casaccia, Via Anguillarese 301, 00060 Roma

Viaggio nella Ricerca in Italia“Un’ alleanza fra ricerca, impresa e banca: le piattaforme tecnologiche”Trento, 10 giugno 2005

Viaggio nella Ricerca in Italia“Un’ alleanza fra ricerca, impresa e banca: le piattaforme tecnologiche”Trento, 10 giugno 2005

Progetto “Idrogeno e Celle a Combustibile” MR/2004-2

Idrogeno e Celle a CombustibileStrategia EuropeaIdrogeno e Celle a CombustibileStrategia Europea

2002-2003 - Gruppo ad alto livello per l‘Idrogeno e 2002-2003 - Gruppo ad alto livello per l‘Idrogeno e le Celle a combustibilele Celle a combustibile - I lavori del gruppo si sono conclusi con la presentazione di un rapporto in cui sono indicate le azioni necessarie per passare dall'odierna economia basata sui combustibili fossili a un'economia sostenibile basata sull'idrogeno, con le celle a combustibile come principale tecnologia di produzione di energia.

2004 - Piattaforma Tecnologica Europea per 2004 - Piattaforma Tecnologica Europea per l’Idrogeno e le Celle a Combustibile – l’Idrogeno e le Celle a 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”

Progetto “Idrogeno e Celle a Combustibile” MR/2004-3

Roadmap Europea per Idrogeno e Celle a CombustibileRoadmap Europea per Idrogeno e Celle a Combustibile

Sistemi con celle a combustibile ad alta temperatura e basso costoCelle a combustibile commerciali per micro-applicazioni

20502050

20402040

20202020

20102010

RST, test s

ul cam

po, parc

hi veicoli d

i nicchia

Maggiorepenetra

zione del m

ercato

Produzione di idrogeno da fossili con sequestro CO2

Interconnessione alle reti locali di distribuzione dell’H2Significativa produzione di H2 da fonti rinnovabili compresa la gassificazione della biomassa

Incentiv

i pubblici ed im

pegnopriv

ato

Ricerca

di base

, applic

ata e dimostr

azione.

Celle a co

mbustibile

(veico

li e genera

zione elettr

icità)

Produzio

ne, trasp

orto, d

istrib

uzione

e uso dell’id

rogeno

Riconoscimento

pubblico e b

enefici p

rivati

Commercializ

zazio

ne su va

sta sc

ala di idro

geno

e celle

a combusti

bile

Produzio

ne H 2

Celle co

mbustibile

per tra

sporto

Trasp

orto H 2

Combustibile

per applic

azioni s

tazionarie

Stoccaggio H 2

20102010

20202020

20302030

20402040

20502050

Raggruppamenti di reti locali di distribuzione H2

Raggruppamenti locali di stazioni dirifornimento di H2. Trasporto H2 su strada

e produzione on-site di H2 nelle stazioni di rifornimento (reforming ed elettrolisi)

Produzione di H2 da reforming del gas naturale ed elettrolisi

Ampia diffusione di gasdotti per la distribuzione di H2

Maggiore produzione di H2 senza emissioni di carbonioFonti rinnovabili, combustibili fossili con sequestro,

nuove tecnologie nucleari

Produzione diretta di H2 da fonti rinnovabiliSocietá dell’H2 senza carbonio

20002000

20002000

20302030

Sistemi stazionari a celle a combustibile a bassa temperatura per produzione commerciale di nicchia (<50kW)

Sistemi stazionari a celle a combustibile ad alta temperatura (MCFC/SOFC) (<500kW);sviluppo motori CI a H2; dimostrazione di parchi autobus a celle a combustibile

Sistemi SOFC a pressione atmosferica ed ibridi commerciali (< 10 kW)

Primi flotte veicoli a H2 (sistemi di accumulo H2 di 1a generazione)Produzione in serie di FCEV per flotte di veicoli e altri mezzi di trasporto (imbarcazioni);

celle a combustibile per unità di potenza ausiliaria (compreso reforming)

Veicoli con celle a combustibile competitivi

Sistemi di accumulo idrogeno di 2a generazione

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

H2 è la scelta privilegiata come carburante per veicoli a celle a combustibile

Le celle a combustibile diventanotecnologia dominante nei trasporti,

nella generazione distribuita di elettricità e nelle microapplicazioni

Economia orientata all’idrogeno

Economia basata su combustibili fossili

H2 nei trasporti aerei

Sistemi con celle a combustibile ad alta temperatura e basso costoCelle a combustibile commerciali per micro-applicazioni

20502050

20402040

20202020

20102010

RST, test s

ul cam

po, parc

hi veicoli d

i nicchia

Maggiorepenetra

zione del m

ercato

Produzione di idrogeno da fossili con sequestro CO2

Interconnessione alle reti locali di distribuzione dell’H2Significativa produzione di H2 da fonti rinnovabili compresa la gassificazione della biomassa

Incentiv

i pubblici ed im

pegnopriv

ato

Ricerca

di base

, applic

ata e dimostr

azione.

Celle a co

mbustibile

(veico

li e genera

zione elettr

icità)

Produzio

ne, trasp

orto, d

istrib

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e uso dell’id

rogeno

Riconoscimento

pubblico e b

enefici p

rivati

Commercializ

zazio

ne su va

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Produzio

ne H 2

Celle co

mbustibile

per tra

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Trasp

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Combustibile

per applic

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Stoccaggio H 2

20102010

20202020

20302030

20402040

20502050

Raggruppamenti di reti locali di distribuzione H2

Raggruppamenti locali di stazioni dirifornimento di H2. Trasporto H2 su strada

e produzione on-site di H2 nelle stazioni di rifornimento (reforming ed elettrolisi)

Produzione di H2 da reforming del gas naturale ed elettrolisi

Ampia diffusione di gasdotti per la distribuzione di H2

Maggiore produzione di H2 senza emissioni di carbonioFonti rinnovabili, combustibili fossili con sequestro,

nuove tecnologie nucleari

Produzione diretta di H2 da fonti rinnovabiliSocietá dell’H2 senza carbonio

20002000

20002000

20302030

Sistemi stazionari a celle a combustibile a bassa temperatura per produzione commerciale di nicchia (<50kW)

Sistemi stazionari a celle a combustibile ad alta temperatura (MCFC/SOFC) (<500kW);sviluppo motori CI a H2; dimostrazione di parchi autobus a celle a combustibile

Sistemi SOFC a pressione atmosferica ed ibridi commerciali (< 10 kW)

Primi flotte veicoli a H2 (sistemi di accumulo H2 di 1a generazione)Produzione in serie di FCEV per flotte di veicoli e altri mezzi di trasporto (imbarcazioni);

celle a combustibile per unità di potenza ausiliaria (compreso reforming)

Veicoli con celle a combustibile competitivi

Sistemi di accumulo idrogeno di 2a generazione

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

H2 è la scelta privilegiata come carburante per veicoli a celle a combustibile

Le celle a combustibile diventanotecnologia dominante nei trasporti,

nella generazione distribuita di elettricità e nelle microapplicazioni

Economia orientata all’idrogeno

Economia basata su combustibili fossili

H2 nei trasporti aerei

Sviluppo di sistemi a celle a combustibile

e idrogeno

Produzione e distribuzione

idrogeno

Progetto “Idrogeno e Celle a Combustibile” MR/2004-4

Struttura della Piattaforma EuropeaStruttura della Piattaforma Europea

ADVISORY COUNCIL

(incl. Executive Group)

Deployment Strategy

Strategic Research Agenda

Member States’ Mirror Group

HFP Secretariat

European Hydrogen and Fuel Cell Technology Platform

PLATFORM OPERATIONSNew and on-going projects and initiatives (Community, national, regional and local)

HLG Vision

Steering Panels

Initiative Groups

Financing & Business

development

Regulation, codes &

standards

Education &

training

Public awareness

Progetto “Idrogeno e Celle a Combustibile” MR/2004-5

Piattaforma Europea Idrogeno e Celle a CombustibilePiattaforma Europea Idrogeno e Celle a Combustibile

Si prevede di ottenere:

una agenda di ricerca strategica europea, che definisca obiettivi, priorità, tempi e budget per le attività di ricerca e sviluppo pubbliche e private

una appropriata strategia di diffusione, che individui le misure politiche necessarie e, attraverso progetti dimostrativi di grande rilievo, verifichi le tecnologie e favorisca la loro introduzione nel mercato

una roadmap europea per l’idrogeno e le celle a combustibile, che guidi la transizione verso il futuro dell’idrogeno

collaborazioni pubblico-privato, per promuovere la commercializzazione

un contesto politico favorevole e una strategia di sviluppo delle collaborazioni internazionali.

Progetto “Idrogeno e Celle a Combustibile” MR/2004-6

Piattaforma Europea Idrogeno e Celle a CombustibilePrimi risultatiPiattaforma Europea Idrogeno e Celle a CombustibilePrimi risultati

Nel marzo 2005 sono stati presenteati due documenti che delineano una strategia di medio e lungo termine:

► “Strategic Research Agenda” propone un programma decennale di ricerca, di sviluppo e dimostrazione e definisce priorità, tempi e budget per i principali settori di ricerca. Obiettivi del programma sono:

ridurre i costi dei sistemi con celle a combustibile di un fattore da 10 a 100 ed aumentarne le prestazione e la durata almeno di un fattore 2, al fine di renderli competitivi con i sistemi tradizionali

ridurre i costi di distribuzione dell’idrogeno di un fattore almeno 3 ottenere densità di accumulo dell’idrogeno adeguate per l’impiego a bordo di veicoli

► “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. Il documento sottolinea la necessità di incoraggiare significative cooperazioni tra pubblico e privato per passare dall’attuale fase di ricerca e dimostrazione di prototipi a quella di commercializzazione.

Progetto “Idrogeno e Celle a Combustibile” MR/2004-7

Piattaforma Europea Idrogeno e Celle a CombustibileDeployment Strategy Piattaforma Europea Idrogeno e Celle a CombustibileDeployment Strategy

back-up powerspecialist vehicles

Early Markets

micro CHPIndustrial CHPlarge power

bussesAPU (road, sea, rail)

Transport

European Initiative for GrowthImplementation Demonstration

2005/06„Design Phase“concept for large scale demo & PPP

2006/07Implementationestablish PPP,Prepare Phase I

Phase I Phase II Phase III Phase IV

desired integrationof existing projects

PPP: Public Private PartnershipHypogen & Hycom:proposals for projects on hydrogen production and hydrogen communities under the Quick Start Programme of the European Initiative for Growth

portable gensets

Stationarylarge power

cars/LDVs

2005

fiscal support regime & incentives in place

2005/06„Design Phase“Develop proposal for EU Hydrogen Framework

2006/07Implementationof the EU Hydrogen Framework

EU Hydrogen Framework in place2005/06„Design Phase“Develop proposal for EU Hydrogen Framework

2006/07Implementationof the EU Hydrogen Framework

2005/06„Design Phase“Develop proposal for EU HydrogenFramework

2006/07Implementationof the EU HydrogenFramework

EU Hydrogen Framework in place

Hypogen & Hycom: Feasibility

2005/06„Design Phase“concept for large scale demo & PPP

2006/07Implementationestablish PPP,Prepare Phase I

early market stationary transport

Phase IV

transport

Ligh

thou

se P

rojec

ts

Ligh

thou

se P

rojec

ts

FP 7EC

ProposalEC/ stake -holder debate

FP 6

EC Proposal

EC/ stakeholder debate

Polic

y &

Fr

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Dem

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ratio

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D FP 7Proposal

EC EC/ stake-holder debate

FP 6

CHP: Combined Heat and Power Production FP6: 6th Research Framework Programme

early market stationary transport

stationary transport

2007 20152010 2020 2025

Progetto “Idrogeno e Celle a Combustibile” MR/2004-8

Deployment StrategyScenario al 2020 per idrogeno e celle a combustibileDeployment StrategyScenario al 2020 per idrogeno e celle a combustibile

FC portatiliper dispositivi

elettronici

Generatori portatili / Primi mercati

FC stazionarie(unità CHP) Trasporto su strada

Proiezioni al 2020-vendite/anno di unità H2/FC

~ 250 milioni~ 100.000 (~ 1 GWe)

100.000 – 200.000 (2-4 GWe)

0,4 - 1,8 milioni

Proiezioni di vendita totali fino al 2020

n.a.~ 600.000 (~ 6 GWe)

400. 000 – 800.000 (8-16 GWe)

n.a.

Stato del mercato EU al 2020

Stabilito Stabilito In crescitaIntroduzione nel

mercato

Potenza mediadel sistema FC

15 W 10 kW3 kW (Micro CHP)

350 kW (CHP industriali)

Costi del sistema FC

1-2 €/ W 500 €/kW2.000 €/kW (Micro CHP)1.000-1.500 €/kW (CHP

industriali)

< 100 €/kW(per 150.000 unità/anno)

Progetto “Idrogeno e Celle a Combustibile” MR/2004-9

7° PQ di Ricerca Scientifica e Tecnologica7° PQ di Ricerca Scientifica e Tecnologica

Il 7PQ si caratterizza, rispetto al precedente, per un’impostazione maggiormente incentrata sul sostegno alla competitività dell’industria europea e ai maggiori centri di ricerca.

Novità del programma :• la definizione dei programmi di lavoro delle priorità tematiche in base

soprattutto alle indicazioni delle Piattaforme Tecnologiche Europee • il lancio delle Joint Technology Initiatives, ossia di piattaforme tecnologiche

con finanziamento pubblico-privato• lo European Research Council e il finanziamento di singoli teams nel settore

della ricerca di base, al fine di creare una competizione a livello europeo.

Periodo: 1 gen 2007 - 31 dic 2013

Temi: Salute, Agroindustria e Biotecnologie, ICT, Nanotecnologie, Energia, Ambiente, Trasporti, Scienze Umane, Sicurezza e Spazio

Budget complessivo: 73.215 M€

Progetto “Idrogeno e Celle a Combustibile” MR/2004-10

Joint European Technology InitiativesJoint European Technology Initiatives

Le “Joint European Technology Initiatives” costituiscono un meccanismo per creare la necessaria integrazione tra le numerose iniziative di ricerca avviate a livello nazionale regionale e sostenere la collaborazione pubblico/privato.

Investimenti privati

Fondi strutturali

7PQ7PQ Investimenti industrialiInvestimenti industriali

I

UK

NL

D E

SE

….

….F

ERA-NET

Programmi

Nazionali e Regionali

European Investment Bank

Progetto “Idrogeno e Celle a Combustibile” MR/2004-11

JTI – Possibili tematicheJTI – Possibili tematiche

Sistemi con celle a combustibile – trasporto, usi stazionari e portatili Produzione idrogeno, finalizzata alla transizione da combustibili solidi

a fonti rinnovabili Distribuzione ed accumulo idrogeno Sicurezza idrogeno "Progetti faro”

HyCOM – trasporto e usi stazionari and stationary HyPOGEN – produzione idrogeno da fossili con cattura e confinamento

CO2

Ricerca fondamentale – Materiali, processi

Progetto “Idrogeno e Celle a Combustibile” MR/2004-12

Piattaforma Nazionale Idrogeno e Celle a CombustibilePiattaforma Nazionale Idrogeno e Celle a Combustibile

Per iniziativa del Ministero dell’Università, Istruzione e Ricerca, sono in corso i lavori per la definizione di una Piattaforma Nazionale su Idrogeno e Celle a Piattaforma Nazionale su Idrogeno e Celle a CombustibileCombustibile, con i seguenti obiettivi:

Promuovere i programmi nazionali ed in particolare lo sviluppo e l’applicazione delle tecnologie che presentino aspetti distintivi di know how e di competitività industriale per il Paese

Stabilire un collegamento forte e coordinato con la Piattaforma Europea per stimolare nuovi programmi e promuovere la partecipazione delle competenze nazionali

Favorire sinergie per ottimizzare l’efficienza del sistema Ricerca-Sviluppo-Applicazione delle tecnologie a beneficio dei costi e dei tempi dei programmi nazionali e europei

Progetto “Idrogeno e Celle a Combustibile” MR/2004-13

Piattaforma Nazionale Idrogeno e Celle a CombustibileStruttura Gruppi di LavoroPiattaforma Nazionale Idrogeno e Celle a CombustibileStruttura Gruppi di Lavoro

COMITATO GUIDACOMITATO GUIDA

GruppoGenerazioneStazionaria

GruppoGenerazioneStazionaria

Visione

Ars

Ssv

GruppoTrasportiGruppo

Trasporti

Visione

Ars

Ssv

GruppoApplicazioni Diversificate

GruppoApplicazioni Diversificate

Visione

Ars

Ssv

Utilizzo IdrogenoGRUPPO DI SUPPORTOGRUPPO DI SUPPORTO

Normativa eSicurezza

Normativa eSicurezza

FinanzaFinanza InformazioneFormazione

InformazioneFormazione

Visione

Ars

Ssv

GruppoDistribuzione e

Accumulo Idrogeno

GruppoDistribuzione e

Accumulo Idrogeno

GruppoProduzione

Idrogeno

GruppoProduzione

Idrogeno

Generazione Idrogeno

Visione

Ars

Ssv

Ars = Agenda Ricerca Strategica Ssv = Strategia Sviluppo