Italia: progetti per la transizione energetica

Dall’eolico galleggiante alle comunità di energia rinnovabile, milioni di euro sono destinati ad attività di ricerca in ambito green: l’obiettivo è dare una spinta decisiva alla decarbonizzazione, e alla riduzione della dipendenza energetica dell’Italia.

di Roberto Gusulfino

Uno stanziamento di 210 milioni di euro per presidiare e sviluppare tecnologie di prodotto e di processo essenziali per la transizione energetica: sono queste le risorse del Piano triennale della Ricerca di Sistema elettrico (RSE) 2019-2021, che hanno permesso di sviluppare progetti innovativi in campo elettrico. Oggi sono più che mai necessari per dare una spinta decisiva verso la decarbonizzazione e la progressiva riduzione della dipendenza energetica del Paese. Questo finanziamento (che al contribuente italiano costa come un caffè all’anno) ha consentito a ENEA, CNR e RSE, 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.

Anticipare il Green Deal europeo per accelerare la transizione energetica

Si tratta di attività di ricerca non solo necessarie per le strategie nazionali del PNRR (Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza) e del PNIEC (Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima 2030), ma che si dimostrano lungimiranti perché anticipano le indicazioni strategiche europee definite dal Green Deal, con i pacchetti Fit for 55 e REPowerUe. Il primo ha l’obiettivo di arrivare al “carbon neutral” entro il 2050; il secondo è stato invece adottato dalla Commissione europea per superare la dipendenza del gas russo attraverso un’accelerazione della transizione energetica, e l’indipendenza di approvvigionamento.

In particolare, nel Piano Triennale di Ricerca di Sistema Elettrico 2019-2021, ENEA ha ricevuto un finanziamento di circa 67 milioni di euro per 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. Queste attività coinvolgono più di 550 ricercatori in 10 progetti di R&S, e 38 università in qualità di co-beneficiari con una quota del 20% del finanziamento ENEA. Sono stati inoltre effettuati 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 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 sono stati proposti quattro progetti integrati in tema di fotovoltaico ad alta efficienza, sistemi di accumulo energetico, idrogeno e cyber security. L’obiettivo è di massimizzare le ricadute dei risultati conseguiti, creando sinergie fra il mondo della ricerca pubblica e le imprese.

Cooperazione fra CNR e industria

Anche il CNR ha contribuito alla Ricerca di Sistema Elettrico con grande attenzione all’ingegnerizzazione di tecnologie esistenti, per porre le basi dei futuri “breakthrough” tecnologici. 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 anche l’attività di RSE di particolare rilievo. 

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 di mobilità elettrica, attraverso un innovativo sistema di gestione di ricarica dei veicoli elettrici, e sul territorio, seguendo lo sviluppo delle comunità energetiche rinnovabili.

Alcuni dei progetti sviluppati per avviare la transizione energetica

Nell’ambito del progetto “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. Rende 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. Nel progetto “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. La ricerca “Fotovoltaico integrato” ha puntato su: stampa a basso costo; integrazione delle nuove celle con un sistema di accumulo a microbatterie; celle tandem che accoppiano diversi materiali assorbitori; strategie per lo sviluppo sinergico di fotovoltaico e fotosintesi.

Due filoni di crescente importanza per una transizione energetica green

Infine, nell’ambito dei materiali innovativi per usi energetici, la ricerca si è focalizzata su due filoni che stanno assumendo crescente importanza per una transizione energetica green: lo sviluppo 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 di Hexafloat, un’innovativa piattaforma per turbina eolica galleggiante, progetto condotto all’interno di una collaborazione con Saipem e finanziato dalla Ricerca di Sistema elettrico. 

Sempre in tema marino, il progetto di ricerca ha affrontato due argomenti specifici legati all’energia elettrica dal mare: lo sviluppo dispositivo di generazione da moto ondoso e la producibilità effettiva, compatibilità ambientale e misure della risorsa.

Citiamo infine un progetto finalizzato allo sviluppo di metodologie, strumenti software, prototipi e dimostratori per ottimizzare 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 che tengano conto della penetrazione elettrica.