TRANSIZIONE ENERGETICA: ENERGIA PULITA E ACCESSIBILE SEDE Aula Magna Scuola di Ingegneria DATA 9 giugno 2023 WORKSHOP SULLA SOSTENIBILITÀ Seconda Edizione
TRILEMMA ENERGETICO
Accessibilità
Contrasto alla povertà energetica
Sostenibilità Affidabilità
Generazione vs Utilizzo
Energia da fonti Rinnovabili
Risparmio e Recupero
TRANSIZIONE ENERGETICA: ENERGIA PULITA
Solare Eolico Idro
Solare Eolico Idro Fossile Stoccaggio Fossile
Transizione Presente Futuro
E
ACCESSIBILE
TRANSIZIONE ENERGETICA: ENERGIA PULITA
Solare Eolico Idro
Solare Eolico Idro Fossile Stoccaggio Fossile
Transizione Presente Futuro
E
e- Elettrone Accumulo -C +H Molecola
ACCESSIBILE
TRANSIZIONE ENERGETICA: ROADMAP DISA
OBIETTIVI METODI
COMUNITÀ ENERGETICHE RINNOVABILI
Sviluppo di schemi di autoconsumo condiviso
§ Condivisione virtuale dell’energia elettrica
§ Autoconsumo condiviso e bilanciamento del sistema
§ Analisi
§ Simulazione
§ Progettazione
§ Ottimizzazione
e-
MOBILITÀ ELETTRICA
§ Sviluppo di motori ad alta densità di potenza
§ Sistemi innovativi di raffreddamento
§ Cicli di invecchiamento accelerati
§ Modelli predittivi di vita basati su approccio numerico-sperimentale
e-
Progettazione di motori ad alte prestazioni e affidabilità
CONTROLLO IMPATTO AMBIENTALE
Schermatura di radiazioni elettromagnetiche
Materiali schermanti sottili e stratificabili, integrabili nei pannelli già presenti in commercio nel settore dell’edilizia.
e-
AZIONAMENTI MECCANICI
Gestione e controllo di attuatori idraulici
Selezione ed utilizzo di attuatori e dei loro sistemi di controllo per la riduzione della richiesta energetica.
Sistemi digitali:
§ Metodologie innovative di controllo e gestione
§ Riduzione carbon footprint
§ Risparmio energetico
e-
SISTEMI DI ENERGY STORAGE
Sviluppo e ottimizzazione di sistemi di stoccaggio
§ Immagazzinare l’elettricità e renderla disponibile quando c’è maggiore necessità.
§ Stoccaggio come elemento di stabilizzazione della rete.
Accumulo Elettrochimico
Dispositivo elettrochimico per accumulare e scaricare energie elettrica in rete.
(CAES) Raccolgono l'energia nelle ore non di punta comprimendo l'aria in camere sotterranee.
L'energia viene accumulata in modalità meccanica e rilasciata tramite inverter.
Compressed Air Storage Flywheel Energy Storage
SISTEMI DI ENERGY STORAGE
Sviluppo e ottimizzazione di sistemi di stoccaggio
Progetto DES-Park (Digital Energy Storage Park): progetto finanziato dal PNRR (Bando Infrastrutture), capofila LEAP-Politecnico di Milano.
Accumulo
Accumulo tramite pompaggio di acqua in bacini e serbatoi.
Termoclini per reti di teleriscaldamento/teleraffrescamento e accumuli tramite pompe di calore.
Sintesi di catalizzatori reversibili per celle a combustibile / elettrolizzatori.
termico Accumulo chimico Accumulo idraulico
DEL GREEN HYDROGEN
Sviluppo e ottimizzazione della filiera
§ Rinnovabile
non-programmabile.
§ Accumulo a lungo termine.
§ Strategia Load-following.
§ Smart grid bilanciate e autonome.
-C +H
FILIERA
LA
LA FILIERA DEL GREEN HYDROGEN
Compatibilità dei materiali con l’idrogeno
Particolarmente importanti sono i fenomeni di Environmental Assisted Cracking
§ In forma molecolare nei materiali polimerici.
§ In forma atomica (dopo dissociazione della molecola) nei materiali metallici.
Materiali polimerici
L’idrogeno è in grado di penetrare in diversi materiali H2
§ Azione sinergica dell’ambiente promotore (idrogeno) e della sollecitazione applicata.
§ Formazione di cricche e possibile cedimento del materiale sollecitato.
< Materiale suscettibile <
Sollecitazione
Had Had
Metalli
<
EAC
H
-C +H
COMBUSTIBILI SINTETICI
Sviluppo di elettrodi per sintesi elettrochimica di idrocarburi
Sintesi di alcani per elettrolisi dei sali degli acidi carbossilici.
Ad esempio l’ossidazione anodica dell’anione carbossilato a radicale che poi dimerizza ad alcano.
IDROCARBURI SINTETICI BIOMASSE / SCARTI ELETTROSINTESI
+H
-C
COMBUSTIONE EFFICIENTE E A BASSO IMPATTO
Riduzione
Ricerca di base nei processi di atomizzazione dei carburanti liquidi (spray) Progetto Droplet Interaction Technologies 0.85 0.15 cavitation (vapour volume fraction) Ottimizzazione dei sistemi di iniezione diretta dei carburanti -C +H
emissioni inquinanti
combustione
delle
da
RECUPERO ENERGETICO DA PROCESSI INDUSTRIALI
Modellazione e ottimizzazione dei sistemi di recupero di energia
Processi con emissione in atmosfera di gas a temperatura medio/alta
Produzione energia
elettrica/termica/ frigorifera da calore residuo in processi
industriali:
§ Cemento
§ Vetro
§ Metalli ferrosi e non
Conceptual design
-C +H
TRATTAMENTO E CONTROLLO DELLE EMISSIONI
Ottimizzazione di prodotti e processi: riduzione impatto ambientale
Simulazioni ad alta fedeltà di processi di trasporto e diffusione
Industrial CFD
Fenomeni multi-scala
Interazione fra fluidi incomprimibili immiscibili
Zone di transizione e separazione e rumore aerodinamico
-C +H
TRATTAMENTO E CONTROLLO DELLE ACQUE
Sviluppo di fotocatalizzatori per la degradazione di microinquinanti
§ Fotocatalizzatori tradizionali: Lampade UV – costose ed energivore
§ Fotocatalisi con luce solare: Risparmio Energetico
Trattamento di inquinanti: sostanze biologicamente attive, specialmente farmaci, rilevate in basse concentrazioni nelle acque reflue, ed arsenico dalle acque di falda.
ACQUA PURA
ORGANICI PROCESSO FOTOCATALITICO MEDIATO DA LUCE VISIBILE FOTOCATALIZZATORE SU SCHIUMA CERAMICA -C +H
ARSENICO
INQUINANTI
DISA: METODOLOGIE DI RICERCA
Modellistica e analisi numerica
Modellazione e ottimizzazione di sistema e di componente
Interazione urto/stratolimite
DISA: METODOLOGIE DI RICERCA
Indagine sperimentale
LABORATORI
Analisi 3D con microtomografia a raggi X
Gallerie del vento per test termo-aerodinamici
Sintesi e Caratterizzazione di Nuovi materiali per applicazioni energetiche, ambientali ed edilizie Analisi Non Distruttive – Diffrazione di Raggi X
Testing raffreddamento motori elettrici Effetto della microstruttura sulle proprietà meccaniche e sulla resistenza alla corrosione AD ALTO CONTENUTO TECNOLOGICO
DISA: LE COMPETENZE PER GUIDARE LA TRANSIZIONE
Chimica
Fisica tecnica
Fluidodinamica
Macchine a fluido
Macchine elettriche
Scienza dei materiali
Sistemi energetici
futuro adesso