IL POLO PER LA RICERCA E LO SVILUPPO DELLE TECNOLOGIE DELL'IDROGENO NELLA REGIONE

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IL POLO PER LA RICERCA E LO SVILUPPO DELLE TECNOLOGIE DELL'IDROGENO NELLA REGIONE

LAZIO: OBIETTIVI, STRATEGIE, ATTIVITÀ

Fabrizio Zuccari

Seminario divulgativo “Verso l’Idrogeno”

Cagliari, 26/03/2009

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I Poli di

I Poli di LazioRinnovabile LazioRinnovabile

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Come nasce il

Come nasce il PoloIdrogeno PoloIdrogeno

Convenzione tra Convenzione tra Regione Lazio/CIRPS

Regione Lazio/CIRPS – – Sapienza Sapienza Durata della convenzione

Durata della convenzione 3 anni

3 anni

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Il CIRPS Il CIRPS

Centro Interuniversitario di Ricerca Per lo Centro Interuniversitario di Ricerca Per lo

Sviluppo Sostenibile Sviluppo Sostenibile

Sapienza

Sapienza Universit Universit à à di di Roma Roma Universit

Università à di di Viterbo Viterbo “ “ La La Tuscia Tuscia ” ” Università Universit à di di Macerata Macerata Universit

Università à di di Cassino Cassino Università Universit à di di Sassari Sassari Universit

Universit à à di di Perugia Perugia Universit Universit à à di di Palermo Palermo Universit

Università à di di Torino Torino Università Universit à di di Lecce Lecce Politecnico

Politecnico di di Torino Torino Università Universit à dell dell ’ ’ Aquila Aquila

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Il Il PoloIdrogeno PoloIdrogeno

• • Obiettivi Obiettivi

►► Creare un Polo di eccellenza per le imprese laziali ad alta Creare un Polo di eccellenza per le imprese laziali ad alta vocazione tecnologica su fonti rinnovabili ed idrogeno

vocazione tecnologica su fonti rinnovabili ed idrogeno

• • Azioni strategiche Azioni strategiche

►► RicercaRicerca

►► Trasferimento tecnologicoTrasferimento tecnologico

►► Formazione, informazione e divulgazioneFormazione, informazione e divulgazione

• • Budget Budget

►► 3M€3M€ all’all’anno per tre anni, finanziati dalla Regione Lazioanno per tre anni, finanziati dalla Regione Lazio

• • Sito Sito

►► CittàCittà e Porto di Civitavecchiae Porto di Civitavecchia

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La prima Sede

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Attività di ricerca e trasferimento tecnologico

• Ricerca di base

• Progetti dimostrativi

• Collaborazioni con le imprese

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Settori di ricerca

• Stazionario

►

Gassificazione e cella ad alta temperatura

►

Elettrolisi con alimentazione da rinnovabili e celle a bassa temperatura

►

Stoccaggio

• Solido: idruri metallici

• Liquido non criogenico: ammoniaca

• Mobilità

►

HOST

►

Bus H2

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Gassificazione Gassificazione

Sistema a doppio letto fluidizzato Sistema a doppio letto fluidizzato

• Vantaggi

► Syngas ad alto PCI: L’ N₂ dell’aria non diluisce il syngas

► Applicabile anche taglie medio - piccole (1-8 MWth)

• Svantaggi

► Basso contenuto d’idrogeno (45 % sul secco)

► Elevate quantità di tar (5-100 g/Nm³)

► Elevate quantità di materiale solido da ricircondare (10 kg per kg di biomassa)

• Miglioramenti

► Sorption Enhanced Steam Reformer, con cattura della CO₂ nel processo stesso di gassificazione

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Gassificazione con sequestro di CO Gassificazione con sequestro di CO

₂₂

• Possibili vantaggi

►

Shift degli equilibri chimici: contenuto di H

₂

90%

(dry)

►

Possibili riduzioni di tar

►

Riduzione del materiale da ricircolare fino ad 1/5 dell’attuale (reazione esotermica di carbonatazione)

►

Minori Temperature di processo e gradienti termici

• Attività sperimentali in corso

►

Simulazioni CFD Euleriani-Euleriani del processo

►

Caratterizzazione di sorbenti CaO

►

Test in reattori da banco

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Gassificazione celle ad alta temperatura Gassificazione celle ad alta temperatura

Simulazioni impiantistiche Simulazioni impiantistiche

• Sviluppo di codici per MCFC, mGT e FICFB verificati con le aziende (MTU, Turbec e TUV)

• Simulazioni d’impianto con Chemcad

Biomass 1 MW (2000 tons/year)

H₂ % 40-45 %

Electricity Production 340 kWe (250 k W MCFC- 90 kW mGT) Thermal Power Coogeneration 335 kWt

Pure H2 42 Nm³/h (127 kW)

Electrical Efficiency 43 % Polygeneration Efficiency 80 %

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Gassificazione celle ad alta temperatura Gassificazione celle ad alta temperatura

Simulazioni impiantistiche

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Elettrolisi da FER Elettrolisi da FER

Simulazione Simulazione

radiazione radiazione

Simulazione Simulazione impianto FV impianto FV

Simulazione Simulazione elettrolizzatore elettrolizzatore

alcalino alcalino

Analisi sperimentale

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Elettrolisi a bassa temperatura Elettrolisi a bassa temperatura

Fotovoltaico

Fotovoltaico - - Alcalino Alcalino

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Elettrolisi a bassa temperatura Elettrolisi a bassa temperatura

Fotovoltaico

Fotovoltaico - - Alcalino Alcalino

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4

1,5 2,0 2,5

20°C lab-electrolyzer 55°C lab-electrolyzer

55°C com m ercial electrolyzer Fitting

A /cm²

Volt

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Elettrolisi a bassa temperatura Elettrolisi a bassa temperatura

Fotovoltaico

Fotovoltaico - - Alcalino Alcalino

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ELETTROLIZZATORE ELETTROLIZZATORE

Dati Dati reali reali

HARI Project,

HARI Project, Loughborough Loughborough University University , UK. ( , UK. ( Hydrogenics Hydrogenics ). ).

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Stoccaggio in idruri metallici

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Stoccaggio in idruri metallici

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Stoccaggio liquido in NH

₃

Dissociazione termica catalizzata Dissociazione termica catalizzata

T = 200 – 400 °C P = 10 – 20 bar

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Mobilità sostenibile

Minibus Ibrido con Celle a Combustibile

Modulo primario FC Hydrogenics HyPM10

Sistema di trazione Ibrido FC – Batterie Nickel-Cadmio Stoccaggio idrogeno Compresso a 200 bar

Velocità massima 33 km/h Potenza massima 27 kW

Batterie Nickel-Cadmio, 72 V, 125 A Motore elettrico 72 V, 25 kW, 235 Nm

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La Strumentazione di Bordo per Acquisizione Dati

• Strumentazione di Bordo OBD:

► interfaccia di acquisizione dati compatibile con tutti i veicoli ad accensione comandata europei

immatricolati dal 2001 e tutti i veicoli diesel europei immatricolati dal 2004

► software di acquisizione messo a punto in collaborazione con il CTL-SAPIENZA

• Strumentazione di Bordo GPS

► acquisizione posizione geografica del veicolo

► interfacciamento dati con un GIS (individuazione precisa dei tratti stradali)

• Acquisizione dati con stesso programma OBD

e scrittura su file di testo (.gps)

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La campagna di acquisizione dati

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Dispenser H2

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Progetto ATAC

• Produzione di elettricità da FV integrato su depositi ATAC

• Produzione di idrogeno via elettrolisi, per 4 minibus FC ibridi Gulliver U520ESP

• Linea urbana

►

Attualmente servita con minibus Gulliver U520ESP (elettrici)

• Obiettivo

►

Acquisizione di know how

• Produzione stoccaggio e distribuzione di idrogeno

• Gestione di una miniflotta di bus FC a idrogeno

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Mobilità sostenibile

HOST concept: 24 ore al lavoro

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HOST concept: 24 ore al lavoro

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HOST

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HOST FC

Motore ruota

GENERATORE POWER

CONTROLLER STOCCAGGIO

MCI Serbatoio

SUPER CONDENSATORE

BATTERIE

Motore ruota

Motore ruota Motore ruota

Motore ruota

GENERATORE POWER

MCI Serbatoio

SUPER CONDENSATORE

BATTERIE

Motore ruota

GENERATORE POWER

MCI Serbatoio

SUPER CONDENSATORE

BATTERIE

Motore ruota

GENERATORE POWER

MCI Serbatoio

SUPER CONDENSATORE

BATTERIE

Motore ruota

Fuel Cell

Serbatoio H2

Motore ruota

GENERATORE POWER

MCI Serbatoio

SUPER CONDENSATORE

BATTERIE

Motore ruota

GENERATORE POWER

MCI Serbatoio

SUPER CONDENSATORE

BATTERIE

Motore ruota

Fuel Cell

Serbatoio H2

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Altre attivit

Altre attivit à à del del PoloIdrogeno PoloIdrogeno

• • Collaborazione con imprese ed altri Enti Collaborazione con imprese ed altri Enti

► Comune di Roma

► ATAC

► Airliquide

► Tecnobus

► Hydrogenics

► Sapio

► HOGEN ® (Elettrolizzatore PEM)

• • Avvio di programmi di ricerca nel campo della mobilità Avvio di programmi di ricerca nel campo della mobilit à e degli altri impieghi finali dell

e degli altri impieghi finali dell’ ’idrogeno idrogeno

►► DalDal 17 marzo17 marzo 2008 il2008 il CIRPS èCIRPS è MembroMembro fondatorefondatore del Research del Research and Development Association

and Development Association for Hydrogen and fuel Cell Joint for Hydrogen and fuel Cell Joint and Technology Initiative

and Technology Initiative (N.ERGHY)(N.ERGHY)

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Divulgazione Divulgazione

Sito Sito

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Divulgazione Divulgazione PoloIdrogeno

PoloIdrogeno ad H2Roma 2008 ad H2Roma 2008

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Progetto Scuole Progetto Scuole

• • Programma della visita al Programma della visita al Polo:

Polo:

••

Lezione in aula Lezione in aula

•• presentazioni e filmatipresentazioni e filmati

•

Percorso informativo Percorso informativo

•• approccio touchapproccio touch and feeland feel

•

Visita ai Laboratori Visita ai Laboratori

••

Giro e dimostrazione del Giro e dimostrazione del funzionamento del bus a funzionamento del bus a idrogeno

idrogeno

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Formazione

• Master Universitario Internazionale

► EFER (Efficienza energia e Fonti Energetiche Rinnovabili)

► MAE (Management dell‘Energia e dell‘Ambiente)

• Corsi pre – universitari professionali

► Corsi IFTS

► Formazione in azienda

• PoloIdrogeno – SE.PORT:

Uso energetico e produzione di Idrogeno da rifiuti

• Dottorato di ricerca

► Accensione di due borse in:

• Tecnologie Energetiche e Ambientali per lo Sviluppo Sostenibile (CIRPS)

• Tecnologie innovative per una mobilità sostenibile (Tor Vergata)

• Stage per studenti Master

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OBIETTIVO: Il

OBIETTIVO: Il PowerLab PowerLab

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Il Il PowerLab PowerLab

Gassificatore

1.671 t 3.891 MWh

MCFC+mTG 201 MWh

1.368 MWh

Caldaie

WGS

Eolico FV

2.080 MWh 80 MWh

271 MWh

1.257 MWh In rete CS

2.012 MWh 873 MWh

Utenza PW 7.461 MWh

1.174 MWh

2.431 MWh 578.000 Nm³

Biomassa Idrogeno

Syngas Elettricità Calore