l ruolo dell Idrogeno e elle Fuel Cells nella roduzione di enegia utura a livello distribuito prospettiva futura per applicazioni zionarie e non solo!

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1 l ruolo dell Idrogeno e elle Fuel Cells nella roduzione di enegia utura a livello distribuito prospettiva futura per applicazioni zionarie e non solo! Ricerca Scientifica e Tecnologica LA MICRO-COGENERAZ A FUEL C La Valsugana come labora centro di compe , BORG Luigi Cre Senior Researc crema@fb Fondazione Bruno Ke Centro Materiali e Microsi Unità Energie Rinnovabili e Tecnologie Ambi

2 Introduzione L energia come elemento strategico della società L energia non è un prodotto della società! L energia si trova all inizio della catena del valore. E l elemento che permette l attivazione della catena! L energia è un valore che garantisce sviluppo, benessere e prosperità! Se non ci garantiamo questo motore in maniera sicura, economica ed efficiente, perdiamo la gara della competitività! In pochi anni Su cosa l Europa può puntare? Sulle proprie risorse innanzitutto! Quindi sulle competenze, sul proprio valore competitivo e sulla capacità, sull integrazione TIM GARRETT, Professore all Università dello Utah, ha collegato chiaramente la capacità di produzione energetica con il valore economico che una società può esprimere

3 Quale energia? IERI DOMANI Impianti centralizzati DOMANI Energia pulita e locale ENERGIE RINNOV Solare a concentrazion Solare fotovolta Eolico momento sono l unica risposta ai combustibili fossili!!! Mini Idro elettr Biomasse Se non si scopriranno alter fonti, le RINNOVABILI al ernative fuel

4 Quale costo? Micro-CHP (residenziale), gas naturale 1,000 unità / 10,000 per Sistema (1kWe + riscaldamento domestico) Inizio delle attività commerciali ,000 units / 5,000 per Sistema (1kWe + riscaldamento domestico) Anticipando l introduzione del mercato a partire dal 2020 Industriale/Commerciale, IL MODELLO DISTRIBUITO Idrogeno PUO ESSERE UNA SOLUZIONE 1 MW / 4,500 /kw >5 MW / 3,000 /kw Si assume un trasferimento facilitato dal >50 MW / 1,500 /kw Anticipando lo sviluppo commerciale oltre il 2018 Industriale/Commerciale, gas naturale Shale Gas e Oli Bituminosi produrranno una diminuzione del costo dell energia dell 80% negli USA entro il 2020 E in EUROPA il costo dell energia aumenterà progressivamente per alimentare l era delle rinnovabili!!! E l EROEI sta diminuendo Sarà sostenibile? >5 MW / 4,000 /kw Si assume un trasferimento facilitato dal >100 MW / 2,000 /kw Anticipando l introduzione del mercato a partire dal 2020

5 Quale Sistema e quale Scenario? E una forma di energia SOSTENIBILE? rgie vabili Elettrolizzator e Tank Idrogeno Fuel Cell Utente Fin

6 na soluzione intelligente! tegrazione e Efficienza Unica tecnologia ELLO xtra produzione liera viene convertita uel cell in idrogeno per splitting ante l accumulo l di no, il calore di processo catturato dal sistema la fase di necessità, mulo rilascia l idrogeno l produzione di elettricità e la fuel cell, per fazione della domanda stesso tempo calore rilasciato dalla fuel cell ilascio dell idrogeno per abbisogni dell utente Tecnologia ad alta densità MADE IN FBK 2 bidirezionale, MADE IN SOFC POWER Energie Rinnovab

7 Una soluzione ottimale Bio combustibili solari Tank Idrogeno Sistema di fotocatalisi Fuel C Utente Finale

8 Refer Sample FBK: un terreno ideale per lo sviluppo REFERENCE LINE Absolute pressure transducer REFERENCE pipeline Differential pressure transducer SAMPLE LINE Absolute pressure transducer REFERENCE pipeline odelli teorici Nuovi materiali Sistemi innovativi

9 EGRAZIONE E VISIONE ATEGICA ole chiave per innovazione fo: reet.fbk.eu tegica NOLOGIE TENIBILI da fonti ovabili e sistemi i edifici, comunità, emi off grid e in- MPLETA FILIERA VILUPPO la RICERCA alle ologie PRE EGNERIZZATE m-chp pellet boiler Thermal storage and Sorption heating/cooling system 4 3 m-chp small scale Concentrated solar power Metal hydrides Hydroge storage EME E PIU GRANDE DELLA SOMMA DELLE PARTI pic dell Idrogeno per applicazioni stazionarie è incluso in un programma di sviluppo all unit unità RE focalizzata su sistemi energetici distribuiti, particolarmente nel n settore degli Smart Buildings e Communities 1 2

10 futuro è per strada! ovi progetti e sviluppi in FBK REET èinteressata a sviluppare e integrare nuove ioni per l accumulo di idrogeno in materiali vativi per applicazioni stazionarie èpartner del progetto FET FLAGSHIP su PHENE, particolarmente sullo sviluppo e azione di un materiale per accumulo di idrogeno a densità e capacità Uso di accumulo di idrogeno per applicazioni staz è coordinatore del progetto JTI-FCH EDEN, ccumulo di Idrogeno in Idruri metallici a base nesio Ipotesi di strutture di Grafene per accumulo di Idr

11 progetto FP7-JTI FCH EDEN erca e filiera Il progetto EDen, Novel H2 storage materials for stationary and portable applications, è stato finanziato all interno della call Europea FP7 JTI FCH Ente coordinatore del progetto: Coordinatore e responsabile del progetto: Partner del progetto: Fondazione Bruno Kessler MBN Nanomaterialia SPA Cidete Ingenieros SL Matres SCRL Panco GmbH Universidad de la Laguna EC Joint Research Center - PETTEN FBK Luigi Crema Italy Italy Spain Italy Germany Spain Netherlan

12 re elementi per l integrazionel teriali + tank + fuel cell TERIAL TANK FUEL CELL Courtesy of SOFCpower ruri metallici a base agnesio, per alta densità di ccumulo igh Energy Ball Milling per anostrutturazione delle olveri atalizzatori per aumentare cinetica del processo ellettizzazione e costruzione i compositi per reazione ffidabile nel tempo, Modellazione delle cinetiche chimiche accoppiate ad analisi strutturali, fluidodinamiche e di trasferimento del calore Approccio 1 shot 1 strike Realizzazione del prototipo in completa integrazione con gli elementi del sistema Integrazione con Cella a Combustibile di tipo Ossido Solido Compatibilità delle temperature di processo, C C per processo di accumulo, C C per SOFC Strategia di ottimizzazione energetica

13 rogetto EDen cumulo di Idrogeno su Idruri Metallici di Magnesio Il materiale è un nanocomposito di idruro metallico basato su Mg dotato di rilevante densità gravimetrica e volumetrica di energia (tipicamente > 6 wt.%, 80 kg H 2 /m3) e curve di carico e rilascio di idrogeno adeguate in tempo e pressione T = C Mg Mechanomade può accumulare10 kwh di energia in 5 6 litri. Questa è l energia necessaria per una famiglia tipo e per 1 giorno di necessità. Mechanomade tuttavia richiede funzionamento di temperatura nel range di 300 C per il rilascio di idrogeno. Questo fatto riduce l efficienza potenziale globale del sistema.

14 iettivi stri targets!!! VILUPPO DEL MATERIALE apacità di accumulo: circa 6,5% in peso ensità volumetrica di accumulo: > 80 g/l elocità di desorbimento dell Idrogeno: > 3 /min Processo di High Energy Ball Milling per la realizzazione di Idruri metallici nano compositi VILUPPO DEL SISTEMA apacità di accumulo: circa 4,0% in peso ensità volumetrica di accumulo: > 40 g/l elocità di desorbimento dell Idrogeno: circa 1,5 /min ercentuale di energia termica recuperata dal rocesso termico: circa 25 30% Laboratorio FBK PAM dove il materiale innovativo sarà sviluppato

15 Tecnologia PLUG and PLAY,

16 Assorbitori solari I reattori del prossimo futuro

17 integrazione di filiera valore che costruiamo fin da subito olare la condivisione, entificazione di opportunità e il working TTBoard igliare sulla commercializzazione tecnologia EDEN nel mercato Consigliare l estensione della tecnologia EDEN a mercati alternativi Consigliare i possibili futuri sviluppi Il Technology Transfer Board seguiràla valorizzazione del Progetto e definiràl intera filiera necessaria all industrializzazione e commercializzazione del sistema finale Project partners ENEra y External partners EU Industry

18 FET - Flagship Graphene 2 progetti FLAGSHIP approvati dalla COMMISSIONE EUROPEA - GRAPHENE -HUMAN BRAIN PROJECT FBK partecipa al progetto FET Flagship Graphene OBIETTIVI del Progetto FET FLAGSHIP GRAPHENE Portare il GRAPHENE e materiali derivati dallo stato di potenziale a reale elemento di cambiamento per interi settori industriali. Elettronica flessibile, indossabile, trasparente, microelettronica, sensori, dispositive optoelettronici, nano-compositi, energia. WP 10 Nanocompositi (Prof. Nicola Pugno) Studio e sviluppo di materiali ibridi con Graphene WP9 Energia (Dr. Luigi Crema) Accumulo di Idrogeno in strutture di Graphene tridimensionali

19 Flagship Graphene in cifre Acronimo: GRAPHENE Titolo del progetto: " Graphene-Based Revolutions in ICT And Beyond " Data inizio progetto: 1 Ottobre 2013 Durata del progetto: 10 Y, divisi in 2,5 (FP7) + 7,5 Y (H2020) Flagship Graphene in cifre -76 partner da 15 paesi membri e 2 paesi associati -500 M di finanziamento per 1000 M di costo totale del progetto -Nei primi 30 mesi sono finanziati circa 64 M di cui circa 5 M assegnati all Italia Mesi / uomo di effort per i primi 30 mesi di progetto, circa 250 persone full time FBK riceverà un finanziamento di 360 k nei primi 30 mesi di progetto e sarà attiva in 2 attività di progetto, WP9 ENERGIA e WP10 NANOCOMPOSITI, gestite dal Centro Materiali e Microsistemi (CMM)

20 onclusioni Accumulo di idrogeno, un anello di una catena complessa e strategica, ma l elemento essenziale per l accoppiamento, tra conversione, accumulo e generazione di energia FBK è in pista quale nodo di sviluppo strategico a livello Europeo, in collaborazione aperta con i partner di una filiera estesa FBK sta seguendo in prima linea la ricerca a livello mondiale sull accumulo di idrogeno, oltre a cercare con tutte le forze di trasferite tecnologie sul tessuto delle industrie tramite le sue collaborazioni Source:

21 razie per l attenzione!!! Luigi Crema Senior Researcher at REET Renewable Energies & Environmental Technologies crema@fbk.eu