Progetto Integrato Tecnologie dell'idrogeno (Progetto 1.3)

Questo work package è dedicato allo studio di processi di produzione di idrogeno sostenibile innovativi e alternativi rispetto all’elettrolisi dell’acqua e del vapore, attualmente caratterizzate da un maggiore livello di maturità tecnologica; l’obiettivo generale è quello di ampliare il ventaglio di tecnologie che potranno, in futuro, contribuire al soddisfacimento della crescente domanda di idrogeno sostenibile ad un costo di produzione intorno ai 3 €/kg al 2030, in linea con il target fissato dalla strategic research and innovation agenda (SRIA) della Clean Hydrogen Partnership per le cosiddette “other routes of renewable hydrogen production”.

In particolare, l’attenzione è posta su processi di water splitting fotocatalitico e su processi termochimici che usano un feedstock carbonioso rinnovabile o di riciclo, in grado di combinare, in un’ottica di economia circolare, la produzione di idrogeno con servizi aggiuntivi, quali la gestione/recupero di rifiuti non riciclabili o la co-produzione di materiali valorizzabili sul mercato.

Le attività di ENEA e dei suoi cobeneficiari in questo WP sono focalizzate due fronti principali: lo studio di innovativi processi di conversione di biogas/biometano in bagni fusi ad alta temperatura e lo sviluppo ed ottimizzazione di un processo per la gassificazione in letto bollente di rifiuti plastici non riciclabili e biomasse, basato sull’uso di ossigeno e vapore come agente gassificante.

• Università degli Studi di Roma La Sapienza
• Università degli Studi di Roma Tor Vergata
• Università Campus Bio-Medico di Roma
• SOTACARBO
• Università degli Studi della Campania

Le attività di questo WP mirano a favorire lo sviluppo e la diffusione delle tecnologie legate allo stoccaggio, al trasporto in rete e alle applicazioni Power-to-X, contribuendo al raggiungimento di diversi obiettivi: supportare la penetrazione delle fonti rinnovabili non programmabili; favorire il sector coupling; ridurre le importazioni di gas naturale e favorire la decarbonizzazione dei settori hard to abate, attraverso la produzione e l’uso di combustibili rinnovabili.

In questo WP, ENEA ed i suoi cobeneficiari sono impegnati in una gamma molto ampia di attività. Viene sviluppato e analizzato in condizioni dinamiche un sistema per la produzione di metano sintetico a partire da elettricità rinnovabile, costituito dall’integrazione di unità di elettrolisi, metanazione e separazione di gas; per l’alimentazione del processo, viene inoltre sviluppato un prototipo di captatore di emissioni naturali di anidride carbonica da siti geologici. Le attività legate all’immissione in rete sono molteplici e vanno dallo studio in condizioni reali di esercizio (svolto presso un campo prove appositamente attrezzato) di diversi componenti in una rete che trasporta miscele metano/idrogeno, a studi legati ai materiali, alla sicurezza e alla normativa. Le attività precedenti, sono supportate e completate da studi modellistici e da analisi tecnico-economiche e di ciclo di vita (LCA) applicate a casi di studio rilevanti.

• Università degli Studi di Roma La Sapienza
• Università degli Studi di Bologna "Alma Mater Studiorum"
• Università degli Studi di Cagliari
• Università degli Studi di Napoli-Parthenope
• Università Campus Bio-Medico di Roma
• Università degli Studi Guglielmo Marconi
• SOTACARBO
• Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale
• Università degli Studi di Firenze
• Università degli Studi di Siena
• Università degli Studi di Napoli Federico II
• Università Politecnica delle Marche

L’obiettivo generale associato a questo WP è accelerare la penetrazione dell’idrogeno nel sistema energetico, stimolandone la domanda nel breve periodo in applicazioni a supporto della flessibilità e, quindi, anche a supporto della penetrazione delle fonti rinnovabili non programmabili. A tale scopo, sono previste attività di sviluppo tecnologico e di processo, relative all’alimentazione flessibile di microturbine a gas con miscele gas naturale-idrogeno, ed attività volte alla caratterizzazione degli effetti dell’utilizzo di tali miscele in motori a combustione interna (in particolare a pistoni). Inoltre, questo WP punta a favorire la diffusione delle unità a celle a combustibile in vista di un impiego estensivo dell’idrogeno come vettore energetico nel settore trasportistico e stazionario, pianificando attività sullo sviluppo di processi innovativi per la produzione dei piatti bipolari per stack PEFC.

ENEA, insieme con i suoi cobeneficiari, si concentra sull’alimentazione flessibile di microturbine a gas, con attività rivolte all’implementazione e alla verifica, sia in condizioni stazionarie che dinamiche, di tecnologie di combustione che consentano di contenere le emissioni di NOx. In particolare, si punta allo sviluppo di una tecnologia di combustione integrabile con EGR (Exhaust Gas Recirculation) e alla definizione e realizzazione di una nuova geometria di bruciatore per microturbine, con risultati spendibili anche sulle turbine a gas di taglia più grande: l’obiettivo è garantire l’utilizzo di una miscela gas naturale-idrogeno con un contenuto di idrogeno del 20% in volume (stato dell’arte per microturbine) e dimostrare il raggiungimento di un trend tecnologico oltre il 50%, nel rispetto dei limiti delle emissioni.

• Università degli Studi Roma Tre
• Università degli Studi di Roma La Sapienza

Il WP4 è dedicato alle azioni di disseminazione e comunicazione dei risultati, oltre che al coordinamento tra i 3 affidatari. Le attività prevedono l’uso di molteplici canali e sono progettate per raggiungere in modo efficace audience diverse per livello di conoscenza sui temi specifici del progetto, sia all’interno che all’esterno del gruppo dei partecipanti.

Le attività di comunicazione interna si esplicano principalmente attraverso lo svolgimento di workshop tra gli affidatari, organizzati con cadenza regolare e coinvolgendo, ove opportuno, rappresentanti dei cobeneficiari. Tali attività costituiscono uno dei principali momenti di coordinamento e allineamento delle attività del progetto, verifica dello stato di avanzamento e definizione di contromisure nel caso di deviazioni dal programma di lavoro.

Le attività di comunicazione esterna includono attività quali pubblicazione di articoli su riviste scientifiche e atti di convegno, partecipazione a convegni scientifici specializzati, partecipazione a tavoli tecnici promossi da associazioni nazionali, internazionali ed agenzie intergovernative.

SOTACARBO