In un Convegno organizzato da CSEA sono stati presentati da ENEA, CNR e RSE i risultati dei progetti sviluppati con le risorse Piano triennale della Ricerca di Sistema elettrico 2019-2021 e per esaminare le prospettive del prossimo triennio, al fine di decarbonizzare il sistema e ridurre la dipendenza energetica del Paese.
Per fare il punto sui progetti innovativi in campo elettrico – oggi più che mai necessari per dare una spinta decisiva verso la decarbonizzazione e la progressiva riduzione della dipendenza energetica dell’Italia – sviluppati con le risorse delPiano triennale della Ricerca di Sistema elettrico 2019-2021, e per esaminare le prospettive del prossimo triennio si è svolto il 22 giugno 2022 a Roma il Convegno nazionale“Diffusione dei risultati e prospettive sulla Ricerca di Sistema”organizzato daCSEA(Cassa servizi energetici e ambientali) le cui finalità istituzionali sono di diffondere i risultati della ricerca nel sistema elettrico.
“Questa quarta edizione del Convegno nazionale di fatto non solo è l’occasione per conoscere i risultati del primo triennio del nuovo corso ‘post-riforma’ della Ricerca di sistema, ma in un periodo storico così significativo come quello che stiamo vivendo, è anche un importante momento di confronto istituzionale e tecnico su tematiche centrali quali il futuro, la sicurezza e lo sviluppo del sistema energetico nazionale– ha dichiaratoGiandomenico Manzo, Presidente di CSEA –L’innovazione e la ricerca, in particolare, giocano un ruolo fondamentale sul quale puntare per fornire le prospettive e gli strumenti necessari per una crescita strutturale, nel medio e nel lungo termine, in settori strategici per il nostro Paese”.
Il finanziamento di210 milioni di eurodel Piano, che al contribuente italiano costa come un caffè all’anno, ha consentito aENEA,CNReRSE,gli Enti di ricerca nazionali in grado di valorizzare i fondi, nonché alle compagini partecipanti ai bandi dei progetti della ricerca, di ottenere risultati importanti:dalle innovazioni nel campo del power to gas per stoccare l’elettricità da fonte rinnovabile ai sistemi di accumulo con microbatterie;dall’eolico galleggiante al solare termodinamico;dall’energia dal mare all’ottimizzazione dei software utilizzati per lo sviluppo delle Comunità energetiche.
Si tratta di attività di ricerca non solo necessarie per le strategie nazionali delPNRR(Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza) e delPNIEC(Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima 2030), ma che si dimostrano lungimiranti perché anticipano le indicazioni strategiche europee definite dalGreen Dealcon i pacchettiFit for 55eREPowerUE.Il primo ha l’obiettivo diarrivare alcarbon neutralentro il 2050; il secondo è stato inveceadottato dalla Commissione europea persuperare la dipendenza del gas russoattraverso un’accelerazione della transizione energetica e l’indipendenza di approvvigionamento.
“Nel Piano Triennale di Ricerca di Sistema elettrico 2019-2021, ENEA ha ricevuto un finanziamento di circa67 milioni di europer attività di ricerca finalizzate a sviluppare tecnologie di prodotto e processo, oltre a modelli e strumenti per la transizione energetica e la decarbonizzazione del sistema elettrico nazionale– ha sottolineatoGilberto Dialuce, Predidente dell’ENEA –Queste attività coinvolgono più di550 ricercatoriin10 progetti di R&Se38 università in qualità di co-beneficiaricon una quota del 20% del finanziamento ENEA. Abbiamo inoltre effettuato investimenti in beni strumentali che contribuiscono ad accrescere la capacità di ricerca e innovazione nei diversi settori di intervento, dalle fonti rinnovabili, all’efficienza energetica, all’accumulo energetico, all’integrazione di diversi vettori. Il nuovo PTR 2022-2024 (la cui consultazione pubblica è terminata agli inizi di dello scorso aprile) si svilupperà in conformità con gli obiettivi generali del programma Horizon Europe, PNIEC, PTE e PNRR in materia di tecnologie verdi, transizione energetica, digitalizzazione ed evoluzione delle reti. A riguardo si evidenzia che sono stati proposti 4 progetti integrati in tema di Fotovoltaico ad alta efficienza, Sistemi di accumulo energetico, Idrogeno e Cybersecurity, con l’obiettivo di massimizzare le ricadute dei risultati conseguiti creando sinergie tra il mondo della ricerca pubblica e le imprese”.
“IlCNRha contribuito alla Ricerca di Sistema elettrico con grande attenzione all’ingegnerizzazione di tecnologie esistenti, per porre le basi dei futuri breakthrough tecnologici– ha affermatoMaria Chiara Carrozza, Presidente delCNR –Tutte le attività di ricerca e sviluppo sono state svolte in accordo con gli altri Enti beneficiari con cui il CNR collabora in tutte le iniziative nazionali, europee ed internazionali in ambito Energia, con compiti non solo di ricerca ma anche di consultazione e think tank. L’Accordo di Programma 2019-2021 ha funzionato anche da volano per la cooperazione del CNR con l’industria. Un esempio ne è il progetto “FOURIER – FotovOltaico efficiente in facciata per il fUturo pRossImo della rEte elettRica”, finanziato dal programma RdS-Bandi del 2020, nato dalla partnership strategica fra tre importanti aziende dei settori elettrico, fotovoltaico ed edilizio”.
“La complessità e l’ampiezza del raggio di azione in cui le attività si sono mosse, la grande attualità dei temi trattati e la particolare fase di transizione ecologica cui sono chiamati tutti i Paesi del Pianeta hanno reso l’attività di RSE di particolare rilievo– ha sottolineatoMaurizio Delfanti, Amministratore delegato di RSE S.p.A. –A testimoniarlo sono i numerosi contributi forniti a supporto del Governo per le analisi dell’impatto delle politiche energetico-ambientali di decarbonizzazione sui sistemi energetico ed elettrico. Sono stati fatti significativi passi avanti anche in tema dimobilità elettrica, attraverso uninnovativosistema di gestione di ricarica dei veicoli elettrici,e sul territorio, seguendo lo sviluppo dellecomunità energetiche rinnovabili.RSE, con grande senso di responsabilità, contribuisce a portare alla luce opportunità e minacce dei più impattanti temi della transizione energetica, rappresentando il punto di intersezione tra il mondo politico e istituzionale, il mondo industriale e i cittadini. Con questo stesso spirito guardiamo al futuro e alle prossime sfide che ci attendono”.
Di seguito alcuni dei Progetti sviluppati dai 3 Enti di Ricerca, contenuti peraltro in una pubblicazione distribuita per l’occasione.
Sistemi di accumulo di energia sostenibili
Il progetto ha puntato non solo all’ottimizzazione delle tecnologie di accumulo, ma anche alla lorointegrazione esostenibilità ambientale ed economica. La ricerca sulle batterie si è focalizzata su materiali e componenti con lo scopo dimigliorarne prestazioni, capacità eround-trip efficiency.
Per l’accumulo termochimico è stata sviluppata unanuova generazione di materiali a base di microfibre adsorbentisu cui è stata anche condotta un’attività di modellizzazione, che ha dimostrato come il loro uso possa aumentare del 50% l’efficienza di scambio termico del sistema di accumulo. Si è curata l’intera filiera delle batterie fino alla produzione diaccumulatori completi, senza trascurare ilriutilizzo delle batterie esauste. Inoltre sono stati sviluppati materiali per l’accumulotermicoe per quellotermochimico.
Power-To-Gas
È stato sviluppato su scala di laboratorio un sistema di taglia complessiva di 100 W che connette l’infrastruttura elettrica con quella per il trasporto del gas, rendendo possibile lo stoccaggio, attraverso la produzione di metano o idrogeno, dell’energia elettrica generata nei momenti di picco dalle fonti rinnovabili. Implementati diversi processi e tecnologie sia in scala laboratorio che attraverso lo sviluppo di prototipi, sviluppando quattro diversi processi innovativi per la produzione di idrogeno rinnovabile.
Fuel-Flexibility
Gli studi sperimentali sull’utilizzo di miscele gas naturale/idrogeno per la generazione di energia elettrica, hanno permesso di ottenere un funzionamento stabile di una microturbina con concentrazioni fino al 48% vol. di idrogeno anche in condizioni fluttuanti nel tempo.
Fotovoltaico integrato
La ricerca ha puntato sustampa a basso costo;integrazione delle nuove celle con unsistema di accumulo a microbatterie;celle tandemche accoppiano diversi materiali assorbitori; strategie per losviluppo sinergico di fotovoltaico e fotosintesi.
Materiali innovativi per l’energia
In tema di materiali di frontiera per usi energetici, la ricerca si è focalizzata su due filoni che stanno assumendo crescente importanza per una transizione energetica green: losviluppo di un’economia dell’idrogeno legata alle tecnologie solari e di tecnologie eoliche per ambienti marini. In quest’ultimo ambito, nel luglio scorso, è stato varato in mare il primo prototipo diHexafloat, un’innovativa piattaforma per turbina eolica galleggiante, progetto condotto all’interno di unacollaborazione con Saipem e finanziato dalla Ricerca di sistema elettrico. Sempre in tema marino, il progetto di ricerca haaffrontato due argomenti specifici legatiall’energia elettrica dal mare: losviluppodispositivo di generazione da moto ondoso e laproducibilitàeffettiva, compatibilitàambientale e misure della risorsa.
Sono stati realizzatimicrogeneratoribasati su materiali di tipo termo e piro-elettrico, sia inorganici che organici. La ricerca è stata focalizzata sulrecupero del calore di scarto del settore industriale e domestico, con lo scopo di produrre energia elettrica, utilizzando sistemi passivi che non richiedano manutenzione e non presentano organi in movimento. Inoltre, sono stati sviluppatinuovi materiali metallici(per la realizzazione di scambiatori di calore con applicazione nel campo della refrigerazione di ambienti) e di componenti ceramici (per gassificatori di biomasse).
Efficienza energetica dei prodotti e dei processi industriali
Realizzati strumenti e metodologie per la promozione e diffusione delle tecnologie ad alta efficienza energetica, con lo scopo diincrementare l’impatto delle misure di efficientamento nella filiera produttiva.
Vettore elettrico negli usi finali
Sviluppatesoluzioni e piattaformeper offrire servizi integrati e flessibili ai cittadini. Per la mobilità ha sviluppato soluzioni in grado di superare le criticità in termini diautonomia dei veicoli,facilità erapidità di ricarica,sicurezza, durabilitàe possibilità diriusodegli accumuli.
Energia elettrica dal mare
È stata messa a punto la versione 2.0 delPEWEC(PEndulum Wave Energy Converter), ilconvertitore di onde marine in energia elettrica per il Mediterraneo, dove le onde sono di piccola altezza e alta frequenza. Questo sistema low-cost di produzione di energia dal mare si presenta particolarmente interessante per le tante isole italiane non autosufficienti energeticamente, dove la fornitura di elettricità è garantita da costose e inquinanti centrali a gasolio.
Solare Termodinamico
Sono statemigliorate le performance delle tecnologieindividuando e testando nuovi materiali e componenti. Inoltre, per ridurre i costi e aumentare la dispacciabilità dell’energia elettrica sono stati sviluppati modelli d’ibridizzazione con il fotovoltaico e d’integrazione con processi industriali per la fornitura di calore di processo.
La rete energetica
Perincrementare l’efficienza energetica nel ciclo di produzione, trasporto, distribuzione dell’elettricità,la ricerca si è concentrata sulle tecnologie disponibili per la creazione di sistemi energetici locali basati sulla presenza di dispositivi locali di approvvigionamentoenergetico e di distribuzione locale (Smart grid,Microgrid) concentrando l’attenzione sullostudio, sul monitoraggio e sulla valutazione di “progetti pilota” di “Comunità di Energia Rinnovabile”e di schemi di“Autoconsumo Collettivo”.
Tra le attività per l’incremento dell’efficienza energetica nel ciclo di produzione, trasporto, distribuzione dell’elettricità,la ricerca si è concentrata sullo sviluppo di tecnologie prototipali di protezione per le reti elettriche in corrente continua e di un software open source per il miglioramento dell’affidabilità delle reti di distribuzione ibride AC/DC anche in presenza dei futuri scenari di decarbonizzazione.
Tra gli altri progetti di ricerca 2019-2021, sono stati analizzatimodelli e strumenti di intervento, anche preventivo, per ladifesa e il miglioramento della sicurezza e della resilienza delle reti, l’integrazione e il coordinamento del sistema elettricocon altri sistemi (gas e idrico), l’applicazione al sistema elettrico di tecnologiedell’informazione, internet delle cose, peer to peer, per migliorarne la sicurezza e laresilienza.
Sviluppato anche un progetto finalizzato allo sviluppo di metodologie, strumenti software, prototipi e dimostratori perottimizzare le reti elettriche di trasmissione, distribuzione e nuovi modelli di architettura, di gestione del sistema e su nuovi schemi regolatori che favoriscano l’integrazione di generazione rinnovabile e non programmabile, l’autoproduzione, sistemi di accumulo e aggregatori e che tengano conto della penetrazione elettrica.
È stata anche aggiornata e potenziata, con l’introduzione di intelligenza artificiale, la piattaforma SiMTE (Sistema informativo di Monitoraggio delle Tecnologie Energetiche,) che fornisce documenti, dati e strumenti di calcolo per valutare prestazioni, costi e investimenti in tecnologie energetiche nei settori di produzione, trasformazione e uso finale dell’energia.
In copertina: foto di Alessandro Bianchi su Unsplash