Progetti ENEA nell ambito della FCH-JU

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1 Energia e idrogeno: L esperienza italiana nel programma europeo Idrogeno e celle a combustibile Milano, Centro Congressi Fast, 13 Dicembre 2012 Progetti ENEA nell ambito della FCH-JU Alberto Giaconia, Angelo Moreno ENEA

2 Progetto MCFC-CONTEX MCFC catalyst and stack component degradation and lifetime: Fuel Gas CONTaminant effects and EXtraction strategies Gennaio 2010 Giugno 2014 Coordinato da ENEA Budget: EUR c4,429,336 Finanziamento: EUR 1,841,929 (41.5%) Studi avvelenamento delle MCFC Sistemi di misura dei contaminanti Cleean up

3 MCFC CONTEX : Partners

4 Azioni di supporto: H2FC-LCA H2FC- LCA: Sviluppo di un manuale per effettuare analisi ciclo di vita delle celle a combustibile (Enea Coordinatore) Partner Totale Contibuto ENEA 148, , UNISPLIT 31, , UNIPARTH 71, , TUGRAZ 45, , NTUA 44, , PLANET 44, , TOTALE 386, ,957.00

5 Azioni di supporto: FC-EUROGRID FC-EUROGRID: Bench marching delle Celle a combustibile per applicazioni stazionarie. 9 Partner, coordinato dall Università di Birmingham, Partner Totale Contibuto Totale progetto ENEA

6 Progetto SOL2H2 SOL2HY2 = Solar To Hydrogen Hybrid Cycles Progetto coordinato da EnginSoft S.p.A. Il Consorzio presenta un mix di know-how per la dimostrazione di un ciclo termochimico interamente alimentato da energia solare costo finanziamento Progetto 3,006,559 1,787,172 ENEA 548, ,841

7 Progetto SOL2H2: obbiettivo generale Sviluppo e dimostrazione sulla scala dei 500 kw di un ciclo termochimico di water-splitting denominato ciclo ibrido dello zolfo internamente alimentato da solare (Sol-HyS): 1) 2H 2 O (l) + SO 2(g) H 2(g) + H 2 SO 4(aq) (elettrolisi, C) 2) H 2 SO 4(g) H 2 O (g) + SO 2(g) + ½ O 2(g) ( C) H 2 O (g) H 2(g) + ½ O 2(g)

8 Progetto SOL2H2: Ruoli principali dell ENEA Sviluppo del layout di processo (WP1) Dimensionamento e lay-out preliminare dell impianto per la parte CSP Progetto della sezione di concentrazione dell H2SO4 con appositi sistemi si stoccaggio termico (Sali fusi) Sviluppo di flowsheet dettagliati per il processo Sol- HyS Sviluppo del sistema di accumulo termico da solare a concentrazione (WP4) ENEA è WP leader Sviluppo delle strategie di accoppiamento torre solare (alta T) con troughs e accumulo termico (550 C) identificazione e valutazione opzioni e componenti per l impianto virtuale possibile applicazione di impianti co-generativi CHP Sciluppo del catalizzatore per il decompositore solare dell H2SO4 (WP3) Riproduzione del set-up sperimentale di HycycleS per effettuare da 1000 hr (24 h/24 h) Selezione e preparazione di catalizzatori per la decomposizione dell SO3 a 800 C da supportare su SiC Test catalitici (attività e stabilità 1,000 hr) Post-caratterizzazione dei catalizzatori usati Preparazione e fornitura del catalizzatore per l impianto dimostrativo (500 kw) Sviluppo del BOP (WP5) proposte di matching del BoP in relazione con i diversi carichi dell impianto e disponibilità di energia (solare)

9 Progetto SCoReD 2:0 SCoReD 2:0 = Steel Coataings for Reducing degradation

10 SCoReD 2:0 ENEA Sviluppo polveri nanostrutturate e preparazioni sospensioni per coating Passivazione mediante metodi di dip-coating Caratterizzazione chimico ed elettrochimica dei materiali Caratterizzazione in cella e fuori cella dei componenti ricoperti, test in stack costo finanziamento Progetto ENEA

11 Progetto CoMETHy Compact Multifuel-Energy To Hydrogen converter Alberto Giaconia, Angelo Moreno ENEA

12 CoMETHy Progetto CoMETHy Compact Multifuel-Energy To Hydrogen converter

13 Introduzione al progetto CoMETHy Durata (3 anni): Dic Nov Il consorzio è costituito da 12 partner (coordinatore: ENEA) da 5 paesi(d, GR, I, IL, NL), comprendente 3 Industrie, 4 Istituzioni di Ricerca, e 5 Università

14 background Priorità FCH JU sulla produzione di idrogeno Ridurre l incidenza dei costi di trasporto e distribuzione di H 2 Produzione decentralizzata (es. per stazioni di rifornimento di veicoli FC) Occorrono sistemi compatti e flessibili che ottimizzano le risorse disponibili localmente e secondo stagione per soddisfare sempre la domanda di H 2 Occorre affrontare la transizione da una produzione di H 2 basata sui combustibili fossili verso una produzione esclusiva da fonti rinnovabili (100% green hydrogen) Le soluzioni di CoMETHy Un processo compatto che si adatta facilmente allo scenario energetico disponibile in termini di: 1. materia prima da reformare: gas naturale, fossili in generale, biogas, bioetanolo, ecc. 2. fonte termica da utilizzare come calore di processo: (energia solare, calore di processo da recuperi termici, ecc) Il processo permette di utilizzare fonti fossili, rinnovabili, oppure una loro combinazione

15 La tecnologia proposta CSP plant Biomass/RDF combustor MS-HTR & storage flue gas air off-gas combustor Un sistema di accumulo termico mediante calore sensibile di sali fusi (miscela NaNO 3 /KNO 3 60/40 w/w) alla temperatura max di 550 C permette di alimentare un processo chimico in condizioni stazionarie (24 h/24 h) anche se basato su calore di origine solare * off-gas Il calore recuperato da diverse fonti termiche attraverso I sali fusi (< 550 C) viene trasferito al processo chimico MS at T min = C MS at 550 C steam reformer a bassa temperatura (< 550 C) H 2 estrazione e recupero di idrogeno attraverso membrane selettive CH 4 * H 2 O Steam-Gn Pr-Htr SMR + WGS Membrane CO x Removal CO 2 GL-Sep Heat recovery H 2 O * Tali componenti sono attualmente sviluppati a livello dimostrativo in altri progetti 7FP in cui l ENEA è attivamente coinvolta.

16 Vantaggi e innovazioni Conventional vs. solar steam reforming route CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 CO + H 2 O CO 2 + H 2 (SMR) (WGS) CO 2 H 2 O 500 C Gas Naturale CH 4 Biogas Sulfur removal SMR ( C) WGS ( C) CH 4 CO/CO 2 /CH 4 /... H 2 O, CO 2 removal CO 2 H 2 O Reattori di steam reforming a membrana sono necessari per spingere la conversione del metano in processi di steam reforming a basse temperature (< 550 C) PSA H 2 (> 99.9%)

17 Maggiori sfide tecnologiche Sviluppo di sistemi catalitici idonei per lo steam reforming a bassa temeratura (NG, biogas, bioetanolo) Sviluppo di membrane selettive per la separazione/purificazione dell H 2 prodotto Principali tematiche R&D: steam reforming a bassa temperatura (< 550 C) reattori a membrana con elevata capacità di trasferimento termico utilizzo di sali fusi come vettore termico proof-of-concept mediante prototipo da 2 Nm 3 /h di produzione di H 2 accoppiamento con impianti CSP Reaction mixture Sviluppo del reattore a membrana alimentato a sali fusi heat exchanger shell catalyst bed molten salts membrane Proof-of-concept & CSP plant coupling Reaction mixture H2 molten salts catalyst bed heat exchanger shell membrane

18 Grazie per l attenzione! The European Commission is acknowledged for its support This work is co-funded by the European Commission through the FCH JU Project CoMETHy - Compact Multifuel-Energy To Hydrogen converter (GA No )