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ChiChi fa cosa in ENEAfa cosa in ENEA

Materiale per la giornata di presentazione presso il Centro di Ricerca della Casaccia

Autore: Manlio Pasquali

ENEA

La Divisione TEA: chi siamo La Divisione TEA: chi siamo e dove operiamoe dove operiamo

Denominazione e sigla della Divisione: Denominazione e sigla della Divisione: TEATEA

Tecnologie Energetiche AvanzateTecnologie Energetiche Avanzate

Articolazione:Articolazione:

3 sezioni operative, 3 unità progetto più supporti3 sezioni operative, 3 unità progetto più supporti

Gestionale Amministrativo e di Analisi Tecnico Economica Gestionale Amministrativo e di Analisi Tecnico Economica

Dislocazione nei CentriDislocazione nei Centri: Casaccia: Casaccia

DirettoreDirettore: Dr. Raffaele Vellone tel. 06/30484512 e.mail: Dr. Raffaele Vellone tel. 06/30484512 e.mail

Segreteria di Divisione: Sign. Paola Achille 06/30484512Segreteria di Divisione: Sign. Paola Achille 06/30484512

Supp. Tecnico/gest.: Dr. Ugo Menichilli 06/30483924Supp. Tecnico/gest.: Dr. Ugo Menichilli 06/30483924

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Organizzazione Interna: Organizzazione Interna: Unità e sezioniUnità e sezioni

Direzione

Raffaele Vellone

Unità Analisi

Tecnologiche ed Economiche

R. Infusino

Progetto Celle a Combustibile

a bassa temperatura

A. Iacobazzi

ad alta temperatura

A. Moreno

Progetto Celle a Combustibile

Progetto Sistemi di Accumulo

e Mezzi di Trasporto Innovativi

M. Conte

Sezione prototipi e impianti

Celle a Combustibile e

M. Brocco

Sezione R&S Conversione

Elettrochimica dell'Energia

L. Giorgi

Sezione Sviluppo Progetto

G. Pede

Pompe di calore

e sperimentazione Veicoli

Veicoli Elettrici ed Ibridi

Unità Supporto

Tecnico Gestionale

U. MenichilliTea-STG TEA-ATE TEA-CCBT TEA-CCAT

TEA-SATITEA-CCPC

TEA-ECHI

TEA-VELI

nb Tutte le attività vengono svolte presso il centro della Casaccia

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Campi di attività:Campi di attività:La Divisione svolge attività di R&D di nuove tecnologie La Divisione svolge attività di R&D di nuove tecnologie

energetiche ad elevata efficienza e basso impatto energetiche ad elevata efficienza e basso impatto

ambientale, nei settori seguenti:ambientale, nei settori seguenti:

CELLE A COMBUSTIBILECELLE A COMBUSTIBILE

IDROGENOIDROGENO

ACCUMULO DI ENERGIA ACCUMULO DI ENERGIA

VEICOLI INNOVATIVIVEICOLI INNOVATIVI

POMPE DI CALOREPOMPE DI CALORE

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Modalità di intervento e Modalità di intervento e collaborazionicollaborazioniTipologia di azioni:Tipologia di azioni:

Promozione e coordinamento Promozione e coordinamento di programmi di programmi nazionali di R&Dnazionali di R&D

Promozione e coinvolgimento dell’industria per Promozione e coinvolgimento dell’industria per lo sviluppo di prodotti innovativi a basso lo sviluppo di prodotti innovativi a basso impatto ambientaleimpatto ambientale

R&D di materiali e componentiR&D di materiali e componenti Realizzazione di prototipi e loro Realizzazione di prototipi e loro

sperimentazione sia in laboratorio, che sul sperimentazione sia in laboratorio, che sul campo.campo.

Le azioni di R&D sono condotte in collaborazione con Le azioni di R&D sono condotte in collaborazione con strutture di ricerca, industrie, utenti, sia in ambito strutture di ricerca, industrie, utenti, sia in ambito nazionale che internazionalenazionale che internazionale

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Le attività di R&S svolte dalla Divisione si Le attività di R&S svolte dalla Divisione si avvalgono di 3 sezioni (o complessi di laboratori):avvalgono di 3 sezioni (o complessi di laboratori):

conversione elettrochimica dell’energiaconversione elettrochimica dell’energia

prototipi e impianti con celle a combustibile e prototipi e impianti con celle a combustibile e

pompe di calorepompe di calore

sviluppo e sperimentazione di componenti e sviluppo e sperimentazione di componenti e

veicoli elettrici e ibridiveicoli elettrici e ibridi..

Infrastutture:Infrastutture: LaboratoriLaboratori

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Esempi di collaborazioni Esempi di collaborazioni con l’industriacon l’industria

Stack MCFC di potenza 100 kW(laboratori Ansaldo Ricerche)

Stack PEFC da 30 kW(NUVERA Fuel Cells Europe Gruppo De Nora)

Banco a rulli prova veicoliVeicolo ibrido in testing: Altra

(Iveco/Iribus) (ENEA Casaccia)

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Modo di operare, esempio di Modo di operare, esempio di attività:attività:Sviluppo sistemi di accumulo per Sviluppo sistemi di accumulo per celle a combustibilecelle a combustibile

Obiettivi:

Autoformazionesviluppo di competenze internealla divisione

Progettualisviluppo di componenti e/osistemi

Sperimentalitesting di componenti e/o sistemi

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Sviluppo sistemi di accumulo per Sviluppo sistemi di accumulo per celle a combustibilecelle a combustibile

Collaborazioni & Competenze:

Nuvera (De Nora Italia + Epix USA)

Realizzazione celle a combustibileEpcos (Siemens)

SupercondensatoriTea-CCPC

Progettazione e realizzazione sistema

cella e sua gestione

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Sviluppo sistemi di accumulo per Sviluppo sistemi di accumulo per celle a combustibilecelle a combustibile

Collaborazioni & Competenze:

Università di Roma 3

Progettazione e realizzazione interfaccia

elettronicoUniversità di Pisa

Sviluppo software di simulazioneTea-Veli (promotore)

Sviluppo del simulatore, della logica di

gestione e testing finale

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Progetti:Progetti: IdrogenoIdrogenoL’attività Idrogeno della divisione TEA va L’attività Idrogeno della divisione TEA va

inserita all’interno della più generale attività inserita all’interno della più generale attività di ricerca ENEA sull’utilizzo del Hdi ricerca ENEA sull’utilizzo del H22 come come vettore energetico, con lo studio completo di vettore energetico, con lo studio completo di tutte le fasi di:tutte le fasi di:

ProduzioneProduzione

AccumuloAccumulo

UtilizzoUtilizzo

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IdrogenoIdrogeno Sviluppo e sperimentazione di sistemi di piccola Sviluppo e sperimentazione di sistemi di piccola

taglia (da qualche kW a qualche decina di kW taglia (da qualche kW a qualche decina di kW equivalenti) per la produzione di idrogeno da equivalenti) per la produzione di idrogeno da combustibili fossilicombustibili fossili

Realizzazione e sperimentazione di un sistema Realizzazione e sperimentazione di un sistema “stand alone” fotovoltaico/idrogeno (3 kW)“stand alone” fotovoltaico/idrogeno (3 kW)

Analisi dei problemi di sicurezza connessi con Analisi dei problemi di sicurezza connessi con l’impiego dell’idrogeno.l’impiego dell’idrogeno.

Collaborazioni:Collaborazioni:

Roen Est, CNR-TAE, varie universitàRoen Est, CNR-TAE, varie università..

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Progetti:Progetti: Celle a Celle a CombustibileCombustibileSviluppo di componenti, stack e sistemi per:Sviluppo di componenti, stack e sistemi per:

Celle ad elettrolita polimerico per applicazioni Celle ad elettrolita polimerico per applicazioni

stazionarie (1-50 kW) e alla trazionestazionarie (1-50 kW) e alla trazione

Celle ad alta temperatura (carbonati fusi, Celle ad alta temperatura (carbonati fusi,

ossidi solidi) per generazione/cogenerazione ossidi solidi) per generazione/cogenerazione

distribuita (da alcuni kW a qualche decina di distribuita (da alcuni kW a qualche decina di

MW)MW)

ENEA

Celle a CombustibileCelle a Combustibile

CELLECELLE A COMBUSTIBILE AD ELETTROLITA A COMBUSTIBILE AD ELETTROLITA POLIMERICOPOLIMERICO

Sviluppo di catodi con bassoSviluppo di catodi con basso

carico di platinocarico di platino Sviluppo di anodi tolleranti il COSviluppo di anodi tolleranti il CO Messa a punto di processi di fabbricazione Messa a punto di processi di fabbricazione

di elettrodi e insiemi membrana/elettrodidi elettrodi e insiemi membrana/elettrodi Sviluppo di stack.Sviluppo di stack.

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Celle a Combustibile:Celle a Combustibile:

De Nora/Nuvera, CNR-TAE, CNR-IMAE, De Nora/Nuvera, CNR-TAE, CNR-IMAE, Università di Roma, Roen Est.Università di Roma, Roen Est.

Programma:Programma:

MURST 5%, coordinato da ENEA, per la MURST 5%, coordinato da ENEA, per la realizzazione di un sistema da 15 kW.realizzazione di un sistema da 15 kW.

CollaborazioniCollaborazioni

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Progetti:Progetti: Pompe di CalorePompe di Calore

Progettazione, costruzione e sperimentazione di Progettazione, costruzione e sperimentazione di prototipi di pompe di calore ad assorbimento prototipi di pompe di calore ad assorbimento HH22O/NHO/NH33, di taglie fino a 25 kW frigoriferi, per , di taglie fino a 25 kW frigoriferi, per

climatizzazione ambientaleclimatizzazione ambientale

Progettazione, costruzione e sperimentazione di Progettazione, costruzione e sperimentazione di componenti critici del ciclo (pompa della soluzione componenti critici del ciclo (pompa della soluzione ricca, scambiatori compatti, ..)ricca, scambiatori compatti, ..)

Collaborazioni:Collaborazioni:

Merloni Termosanitari, SRS, ItalgasMerloni Termosanitari, SRS, Italgas..

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LABORATORIO PROTOTIPI E IMPIANTI LABORATORIO PROTOTIPI E IMPIANTI CON CELLE A COMBUSTIBILE E POMPE CON CELLE A COMBUSTIBILE E POMPE DI CALOREDI CALORE Stazione di prova stack 5-15 kWStazione di prova stack 5-15 kW

Prototipi sperimentali di piccola taglia Prototipi sperimentali di piccola taglia alimentati a idrogenoalimentati a idrogeno

Impianto fotovoltaico-idrogeno (SAPHYS)Impianto fotovoltaico-idrogeno (SAPHYS)

Impianto sperimentale per la produzione di idrogeno da gas Impianto sperimentale per la produzione di idrogeno da gas naturale per ossidazione parziale (MEPOX, 5 kW naturale per ossidazione parziale (MEPOX, 5 kW equivalenti)equivalenti)

Impianto di caratterizzazione pompe di calore (CAPOC 2)Impianto di caratterizzazione pompe di calore (CAPOC 2)

Impianto di prova della pompa della soluzione ricca Impianto di prova della pompa della soluzione ricca (PROPOS)(PROPOS)..

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LABORATORIO PROTOTIPI E IMPIANTI LABORATORIO PROTOTIPI E IMPIANTI CON CELLE A COMBUSTIBILE E POMPE CON CELLE A COMBUSTIBILE E POMPE DI CALOREDI CALORE

Stazione prova stack PEFC fino a 15 kWStazione prova stack PEFC fino a 15 kW

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Progetti:Progetti: Batterie al LitioBatterie al Litio

Le batterie al litio, per le loro caratteristiche, possono Le batterie al litio, per le loro caratteristiche, possono avere applicazioni nel campo della trazione avere applicazioni nel campo della trazione Elettrica/Ibrida ed in altri campi di interesse. Elettrica/Ibrida ed in altri campi di interesse. Principali obiettivi della ricerca sono:Principali obiettivi della ricerca sono:

Densità di Energia (Wh/kg) 160 Wh/kgDensità di Energia (Wh/kg) 160 Wh/kg

Densità di Potenza (W/kg) maggiore di 100 WDensità di Potenza (W/kg) maggiore di 100 W

Ottenere batterie dotate di struttura flessibileOttenere batterie dotate di struttura flessibile

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Batterie al LitioBatterie al Litio

Studio di nuovi materiali per gli elettrodi e Studio di nuovi materiali per gli elettrodi e l’elettrolital’elettrolita

Messa a punto dei processi di preparazione e Messa a punto dei processi di preparazione e produzione dei componenti e della cellaproduzione dei componenti e della cella

Progettazione e realizzazione di moduli completiProgettazione e realizzazione di moduli completi

Caratterizzazione di componenti di cella e moduliCaratterizzazione di componenti di cella e moduliCollaborazioni: Arcotronics, Imation, Fiamm, CRF, PNB, CNR-ICM e varie università.Programmi:Programmi MURST 5%, coordinati da ENEA, per lo sviluppo di batterie al litio-ione per elettronica di consumo e al litio metallico per trazione.

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Batterie al LitioBatterie al Litio

Camera per preparazione di Camera per preparazione di componenti di batterie al litiocomponenti di batterie al litio

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Progetti:Progetti: Veicoli IbridiVeicoli Ibridi

I veicoli ibridi sono caratterizzati dall’avere a I veicoli ibridi sono caratterizzati dall’avere a bordo un sistema autonomo di generazione bordo un sistema autonomo di generazione elettrica (fuel cell o motogeneratore) ed un elettrica (fuel cell o motogeneratore) ed un sistema di trazione elettrica che fornisce (da sistema di trazione elettrica che fornisce (da solo o accoppiato alla trazione meccanica) solo o accoppiato alla trazione meccanica) energia alle ruote. I veicoli ibridi presentano un energia alle ruote. I veicoli ibridi presentano un basso impatto ambientale, (nullo se la basso impatto ambientale, (nullo se la generazione è effettuata da una cella generazione è effettuata da una cella alimentata ad idrogeno) unito a prestazioni alimentata ad idrogeno) unito a prestazioni concorrenziali con i veicoli tradizionaliconcorrenziali con i veicoli tradizionali

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Veicoli IbridiVeicoli Ibridi

Sviluppo e prova di sistemi di controllo per veicoli ibridi Sviluppo e prova di sistemi di controllo per veicoli ibridi e di sistemi di trazione innovativie di sistemi di trazione innovativi

Caratterizzazione al banco di sistemi ibridi con Caratterizzazione al banco di sistemi ibridi con generatori di tipo avanzato (turbina, cella a generatori di tipo avanzato (turbina, cella a combustibile)combustibile)..

Prove in campo di veicoli e flotte.Prove in campo di veicoli e flotte.

Collaborazioni:Collaborazioni:CRF, IVECO, EUCAR, Microvett, ARI, Arcotronics, CEAC, varie CRF, IVECO, EUCAR, Microvett, ARI, Arcotronics, CEAC, varie

università e strutture di ricerca, nazionali ed europee.università e strutture di ricerca, nazionali ed europee.

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Veicoli IbridiVeicoli IbridiCARATTERIZZAZIONE, AL BANCO E SUL CARATTERIZZAZIONE, AL BANCO E SUL

CAMPO, DI SISTEMI DI ACCUMULO CAMPO, DI SISTEMI DI ACCUMULO PER TRAZIONE ELETTRICAPER TRAZIONE ELETTRICA

Caratterizzazione, al banco e su veicolo, di Caratterizzazione, al banco e su veicolo, di diverse tipologie di batterie per trazionediverse tipologie di batterie per trazione

Prova al banco di supercondensatoriProva al banco di supercondensatori..

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LABORATORIO SVILUPPO E LABORATORIO SVILUPPO E SPERIMENTAZIONE DI SPERIMENTAZIONE DI COMPONENTI E VEICOLI ELETTRICI COMPONENTI E VEICOLI ELETTRICI E IBRIDIE IBRIDIComplesso di laboratori per la prova di componenti e veicoli, Complesso di laboratori per la prova di componenti e veicoli,

costituito da:costituito da:

3 banchi prova batterie, con ciclatori, camere climatiche e 3 banchi prova batterie, con ciclatori, camere climatiche e sistemi di acquisizione datisistemi di acquisizione dati

laboratorio di prova supercondensatorilaboratorio di prova supercondensatori

sstazione di prova sistemi di trazionetazione di prova sistemi di trazione, , con con tre sezionitre sezioni ( (perper generatorigeneratori di potenza, di potenza, sistema di accumulo e sistema di accumulo e gestione energia, motori)gestione energia, motori)

Banco a rulliBanco a rulli

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LABORATORIO SVILUPPO E LABORATORIO SVILUPPO E SPERIMENTAZIONE DI COMPONENTI E SPERIMENTAZIONE DI COMPONENTI E VEICOLI ELETTRICI E IBRIDIVEICOLI ELETTRICI E IBRIDI

Sala Prove 100 kW

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Veicoli Ibridi: Esempio di Veicoli Ibridi: Esempio di attivitàattivitàGestore dei flussi di potenza Gestore dei flussi di potenza

(Università di Pisa/Enea)(Università di Pisa/Enea)

Il gestore migliora l’efficienza del veicolo e Il gestore migliora l’efficienza del veicolo e aumenta la vita delle batterie di trazioneaumenta la vita delle batterie di trazione

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ConclusioniConclusioni

Le attività svolte dalla divisione TEA, Le attività svolte dalla divisione TEA, svolte sia in collaborazione con le svolte sia in collaborazione con le altre divisioni ENEA che con partner altre divisioni ENEA che con partner esterni del mondo della ricerca ed esterni del mondo della ricerca ed industriale, costituiscono il nucleo industriale, costituiscono il nucleo essenziale ed il punto di partenza per essenziale ed il punto di partenza per lo sviluppo del Progetto Idrogeno, di lo sviluppo del Progetto Idrogeno, di importanza strategica per l’ente.importanza strategica per l’ente.

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ConclusioniConclusioni

L’azione svolta dalla Divisione TEA, ha L’azione svolta dalla Divisione TEA, ha consentito di formare competenze, consentito di formare competenze, sviluppare tecnologie e realizzare sviluppare tecnologie e realizzare infrastrutture che costituiscono la base per la infrastrutture che costituiscono la base per la realizzazione di prodotti competitivi ad alta realizzazione di prodotti competitivi ad alta efficienza e basso impatto ambientale nei efficienza e basso impatto ambientale nei diversi settori di intervento della Divisione diversi settori di intervento della Divisione stessa.stessa.