Dipartimento Tecnologie Energetiche

Il Dipartimento DTE

DIPARTIMENTO TECNOLOGIE ENERGETICHE (DTE)

Ruolo della struttura
Il Dipartimento Tecnologie Energetiche (DTE) (vedi organigramma) contribuisce, mediante lo sviluppo e l’ottimizzazione di nuove tecnologie, alla diffusione della low-carbon economy e all’accrescimento della competitività dell’industria italiana. IL dipartimento svolge attività nei settori delle fonti di energia rinnovabili e delle tecnologie per l’efficienza energetica e gli usi finali dell’energia, fornendo supporto tecnologico per innovare e/o trasferire prodotti e/o processi all’industria energetica, ma anche manifatturiera.

La domanda nei settori di competenza e l’offerta di attività di ricerca e di servizi avanzati del dipartimento
La progressiva decarbonizzazione dell’economia richiede la ricerca e lo sviluppo di nuove tecnologie per l’impiego sicuro ed efficiente delle fonti rinnovabili, l’uso razionale e la conversione ottimale dell’energia, e l’uso sostenibile dei combustibili fossili, in una logica di risorse energetiche distribuite con l’evoluzione verso sistemi elettrici sempre più flessibili ed intelligenti, anche grazie all’utilizzo di sistemi di accumulo elettrico per il peak shaving ed i servizi di rete.
In tale contesto il Dipartimento dispone di una generale capacità di sviluppo di tecnologie, processi, componenti e sistemi per lo sfruttamento delle fonti rinnovabili (solare a concentrazione, fotovoltaico, bioenergia), l’uso sostenibile dei combustibili fossili, i sistemi di accumulo elettrico (mobilità, servizi di rete elettrica), termico e chimico, la mobilità sostenibile, le smart cities, la resilienza delle infrastrutture critiche, lo sviluppo dell’ICT per i beni culturali e il calcolo ad alte prestazioni.

In ambito fotovoltaico si riscontra la necessità di nuovi mercati con attenzione al settore edilizio, come sbocco alternativo al mercato corrente, e dello sviluppo delle smart grid e concomitante richiesta da TSO (Gestori del Sistema di Trasmissione) e DSO (Gestori del Sistema di Distribuzione) delle tecnologie connesse. Il Dipartimento dispone di adeguata capacità tecnologica, infrastrutturale e realizzativa per i dispositivi fotovoltaici e know-how di sviluppo e realizzazione di simulatori e dimostratori di reti e microreti in ottica smart grid con integrazione FER e accumulo.

Con riferimento al solare a concentrazione, CSP, la domanda è orientata prevalentemente su applicazioni di cogenerazione per migliorare l’efficienza del processo di produzione e ridurre i costi. Le caratteristiche di flessibilità e “dispacciabilità” della tecnologia CSP, grazie all’impiego di sistemi di accumulo termico più efficienti ed economici rispetto a quello elettrico, la rendono idonea per lo sviluppo di smart grid e smart city. Il Dipartimento detiene lo sviluppo di una propria tecnologia con filiera nazionale ed è in grado di realizzare impianti dimostrativi e condurre attività di ricerca su nuovi componenti e sistemi solari (collettori a gas, disco parabolico con microturbine a gas, specchi innovativi, ecc.). Alle attività di R&S si affianca l’offerta di servizi di consulenza e supporto nella progettazione di impianti solari innovativi.

Per quanto attiene alla bioenergia, oltre agli impianti per la produzione di biodiesel, impianti per la produzione di biocarburanti avanzati (es. bioetanolo di II generazione) e prodotti biobased, il driver del settore biocarburanti in Italia deriva dall’obbligo di produrre una quota obbligatoria di biocarburanti avanzati, prodotti da materie prime residuali e non in competizione con le filiere alimentari. E’ inoltre previsto un notevole sviluppo di impianti di digestione anaerobica di FORSU o biomasse residuali di origine agricola per la produzione di biometano. Per quanto riguarda altri prodotti dell’industria chimica biobased, esiste un forte endorsement ad incrementare l’impiego delle rinnovabili nei vari processi produttivi.
In tale ambito il Dipartimento può vantare la tecnologia di steam explosion batch e continua per il frazionamento della biomassa in materie prime, cellulosa, emicellulosa, lignina, lo sviluppo e l’applicazione di tecnologie e metodologie avanzate per la caratterizzazione, selezione, coltivazione e impiego di microrganismi e consorzi microbici utilizzabili in processi biologici di conversione di biomasse in prodotti di interesse dell’industria chimica ed energetica. Si è in grado anche di sviluppare processi biotecnologici e chimici di trasformazione di biomasse in biocombustibili, biocarburanti e bioprodotti, ed analisi di fattibilità tecnico-economica del loro scale-up fino al livello dimostrativo e pre-industriale.

Il settore delle Smart Cities si è notevolmente espanso nei programmi di ricerca e piani di sviluppo urbano in tutte le parti del mondo. Intorno al 2015 sono stati avviati veri e propri programmi di dimostrazione su scala urbana. In Europa è stato lanciato il paradigma dello “smart district”, replicato successivamente in molti programmi nazionali. In Italia molti programmi sono stati avviati in tale direzione, prevalentemente nelle aree metropolitane delle grandi città. Il Dipartimento ha le competenze per sviluppare un modello integrato di smart district in grado di connettere strutture “orizzontali” (piattaforme ICT, cruscotti urbani, Support Decision Systems) ad applicazioni “verticali” (smart home ed assisted living, smart buildings, smart lighiting e smart services, sicurezza delle infrastrutture critiche, mobilità).

Con riferimento alla produzione, conversione ed uso finale dell’energia, si evidenzia una forte opportunità di sviluppo di industrie evolute ed efficienti sotto il profilo energetico ed economico, che sfruttino possibili simbiosi tra i diversi processi, come ad esempio l’utilizzo di gas residui di lavorazioni industriali per la produzione di energia elettrica. Inoltre, si ravvisa l’esigenza di maggiore flessibilità di cicli combinati a gas per compensare la variabilità del contributo FER, previsto in crescita, ai fini della sicurezza della rete elettrica. L’indirizzo verso un’elettrificazione dei sistemi domestici offre opportunità di sviluppo di pompe di calore per climatizzazione domestica ed acqua calda sanitaria.

Con riferimento alla mobilità elettrica esiste una forte esigenza di infrastrutture adeguate per il suo sviluppo, inclusa la ricarica rapida, e di sistemi di accumulo con adeguate capacità ed autonomia, il cui interesse si estende anche ad applicazioni stazionarie per migliorare le funzionalità della rete elettrica in relazione alla sempre crescente generazione distribuita da FER.
Il Dipartimento dispone di know-how specifico nello sviluppo di processi, metodologie e dispositivi legati ai temi della produzione (turbogas e uso sostenibile dei fossili), conversione (fuel cells, sistemi di accumulo mobili e stazionari) e uso dell’energia (mobilità, pompe di calore), unito alla capacità tecnologica e infrastrutturale di ideazione, simulazione e test su dimostratori di scala significativa delle soluzioni proposte.

Nel settore ICT, si registra un notevole incremento della domanda di accesso ad infrastrutture di high performance computing, accompagnata da una domanda di servizi ad alto valore aggiunto, che consentano a soggetti pubblici e privati di poter sfruttare autenticamente le risorse. Sono innumerevoli le possibilità di applicazione delle tecnologie cloud per l’acquisizione, l’elaborazione, lo storage e la visualizzazione di dati. Lo sviluppo dell’Agenda Digitale ha dato un’importante spinta al settore ICT.
La presenza di un’importante componente infrastrutturale e di calcolo ad alte prestazioni, consente il Dipartimento di sviluppare una propria offerta nella modellistica computazionale, nei temi di Big Data e di trattamento di dati, nella visualizzazione 3D e nei settori investiti dall’Agenda Digitale.