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PROGETTI di ricerca e innovazione

PROGETTI

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+GAS
Acronimo +GAS
Sommario Il progetto propone un sistema di accumulo energetico per convertire i picchi di energia elettrica da fonte rinnovabile non programmabile in gas combustibile (biometano).


Descrizione

Motivazioni del progetto


La concomitanza di fattori quali l’incremento di produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili non programmabili (fotovoltaico ed eolico) e l’esigenza di garantire comunque una produzione di energia con le centrali termoelettriche, comporta la necessità di dover accumulare grossi quantitativi di energia. Inoltre, situazioni dove si assiste ad una transizione industriale (ad es. da manifatturiero a servizi) , o dove a fronte di una crisi si ha una riduzione importante dei consumi, si creano delle condizioni di fasce ad ampia offerta dell’energia (prezzi bassi) che determinano una condizione di “perdita economica” che poi viene recuperata in altre fasce orarie.



La tecnologia utilizzata


Mediante un sistema per l'elettrolisi dell'acqua, l'energia elettrica in eccesso sarà trasformata in idrogeno (H2) che pur essendo già il combustibile ideale (assenza di atomi di carbonio), al fine di garantire la compatibilità con le infrastrutture già esistenti, sarà utilizzato in un impianto per la digestione anaerobica in modo da poter reagire con la  CO2 disciolta ed aumentare la percentuale di metano nel biogas in uscita dall'impianto. Normalmente un impianto per la digestione anaerobica di biomassa, produce un biogas che ha una percentuale di metano di circa il 50-60% (il resto è  CO2 più alcune impurezze). L'utilizzo di idrogeno permette di aumentare sensibilmente la percentuale ed in ragione del quantitativo di idrogeno stesso utilizzato. Il metano presente nel biogas, mediante processo di upgrading, sarà poi separato dalla  CO(ed altri gas presenti in minima parte) e raggiunta la percentuale minima del 95% prenderà la denominazione di "biometano" e potrà essere immesso in rete o utilizzato nell'autotrazione. Infine il progetto prevede anche di effettuare delle prove di riempimento, mediante stazione dedicata, di un autobus a biometano.


Aspetti peculiari


In questo ciclo, durante l'elettrolisi, viene emesso ossigeno puro in atmosfera, mentre durante la fase di conversione biologica, grazie a batteri selezionati ad hoc, l'idrogeno si combina con parte della CO2 disciolta, evitando che la stessa venga rilasciata in atmosfera. Inoltre aumentare la percentuale di metano nel biogas comporta dei vantaggi anche per l'impianto di upgrading.


Gli elementi tecnologici che caratterizzanti il processo sono costituiti da un sistema per l'elettrolisi dell'acqua, un sistema per la digestione anaerobica con batteri selezionati per la conversione dell'idrogeno e della CO2, un sistema per la separazione della CO2 ed un sistema per la compressione ed alimentazione autobus del biometano.


L'approccio proposto può quindi risultare particolarmente interessante in una Regione come l'Emilia Romagna che vanta già un fitta rete di metanodotti e di utilizzatori anche legati al trasporto pubblico.



Data iniziale 01/07/2016  Data conclusione 31/12/2018
IPR (proprietà intellettuale risultati) Il laboratori partner:
- ENEA CROSS-TEC (coordinatore)
- ENEA LEA
- CRPA LAB

Partner industriali:
- Idro Meccanica
- Biometano Estense


Contatto: ing. Giuseppe Nigliaccio
Risultati

Volantino progetto +GAS, cliccare qui


Innovazione

Tecnologie interessate dal progetto


Elettrolisi: la tecnologia che sarà presa in considerazione sarà quella a membrana elettrolitica polimerica PEM funzionante in pressione. Saranno effettuati test in scala di laboratorio per la caratterizzazione elettrochimica del sistema al variare delle condizioni di funzionamento. Tale attività sarà sviluppata dal laboratorio ENEA CROSS-TEC.


Selezione inoculi metanigeni: saranno effettuati dei test in scala di laboratorio per la selezione di inoculi metanigeni idrogenotrofi ad alta efficienza, inoltre, mediante l'ausilio di un cavitatore idrodinamico verrà valutata l'efficienza di trasferimento dell'idrogeno nella fase liquida ovvero verrà quantificata la capacità dai parte dei microrganismi di trasformare l'H2  e la CO2 in biometano. Questa attività sarà effettuata in collaborazione tra il Laboratorio ENEA LEA, CRPA Lab ed IDRO MECCANICA.



Upgrading: mediante un prototipo con tecnologia a membrane messo a disposizione dalla Biometano Estense, verranno effettuati una serie di test finalizzati a verificarne l’efficienza di separazione dei gas (CH4, CO2 e altre impurezze), la qualità del biometano prodotto (in conformità a quanto richiesto dal progetto di norma di riferimento. Si controlleranno anche le possibili emissioni in atmosfera di gas serre ed i costi di esercizio. Questa attività sarà effettuata da CRPA Lab in collaborazione con BIOMETANO ESTENSE.


Prove di riempimento: sanno effettuati alcuni test di rifornimento con biometano di un veicolo, utilizzando apposita stazione di compressione e distribuzione in dotazione ad ENEA. Questa attività sarà effettuata in collaborazione tra Laboratorio ENEA CROSS-TEC, IDRO MECCANICA e CRPA Lab.



La tecnologia proposta sarà oggetto di analisi LCA (Life Cycle Assessment) e LCC (Life Cycle Cost); saranno prodotti studi sulle tecnologie analizzate e best practices da implementare per rendere competitiva la filiera del biometano, da un punto di vista economico, ambientale e sociale.


 


Keywords idrogeno,accumulo energetico, biometano, upgrading, fonti rinnovabili
Tema ricerca generico Sviluppo di sistema innovativo che permetta di accumulare i picchi di energia elettrica da fonte rinnovabile in combustibile da dedicare all'autotrazione
Stato di sviluppo Completato
Finanziamento Regionale
Tipo di progetto R&D
Keywords idrogeno,accumulo energetico, biometano, upgrading, fonti rinnovabili
Area S3 Meccatronica e Motoristica  Traiettoria Soluzioni ecologiche
Piattaforma regionale Energia e ambiente  Sezione Energie sostenibili: tecnologie e sistemi di produzione
Partecipazione unita di ricerca al progetto
Unita di ricerca Denominazione Laboratorio Ruolo
LITE3R Laboratorio industriale tecnologie energetiche ENEA Emilia-Romagna Home page laboratorio CROSS-TEC (ICT ed ENERGIA) Coordinamento tecnico - scientifico
TIGRI Tecnologie integrate per la gestione della risorsa idrica Home page laboratorio LEA (AMBIENTE) Partner

Topic di ricerca collegati
Codice Topic Descrizione
1.1.1 Energia da Biomasse Energia da biomasse
1.1.3 Energia fotovoltaica Energia fotovoltaica
1.5 Idrogeno Idrogeno come vettore energetico
1.8 Mobilità sostenibile
1.9 Accumulo energetico Accumulo energetico
2.9 Low carbon economy Low carbon economy
3.4.3 Smart mobility Smart mobility





 

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