Expo 2017: l'energia del futuro di ENEA

Dal 10 giugno al 10 settembre 2017 si svolgerà ad Astana, capitale del Kazakistan, l’EXPO internazionale 2017 dedicata al tema dell’energia del futuro, una vetrina delle più avanzate tecnologie energetiche ma anche per il contrasto al cambiamento climatico, per l’efficienza negli usi finali, lo sviluppo delle fonti rinnovabili. 
All’Expo di quest’anno l’ENEA è presente nel Padiglione Italia con le proprie eccellenze in settori quali fusione nucleare, fotovoltaico innovativo, solare termodinamico, energia del mare, biomasse, batterie e mobilità elettrica, illuminazione 3.0 con gli Oled,  smart city, smart grid e super grid.
“La partecipazione dell’Agenzia, che è parte del comitato tecnico-scientifico per Astana 2017- sottolinea Federico Testa, presidente Enea - si inquadra nel più vasto contesto della presenza italiana con un ampio ventaglio di soggetti,  coordinati dai ministeri degli Affari Esteri e dello Sviluppo Economico e dall’ICE,  per far conoscere le tecnologie di eccellenza del nostro Paese anche per favorire la transizione verso un’economia low carbon e un sistema di approvvigionamento energetico sostenibile, sicuro e competitivo”. All’ENEA lavoriamo già oggi all’energia del futuro con ricercatori, tecnici, laboratori, impianti e hall tecnologiche in 14 centri di ricerca in tutta Italia. È questo il nostro messaggio per Astana. Innovare è l’imperativo comune di tutti i governi che puntino a uno sviluppo forte e duraturo e noi siamo attivi da 70 anni per rispondere alla domanda di innovazione del Paese. Anche per questo abbiamo creato l’Atlante dell’innovazione tecnologica con oltre 500 servizi e prodotti della ricerca a beneficio delle imprese che vogliono competere sul mercato internazionale, registrato oltre 850 brevetti e dato vita a 11 spin off e faremo di più con la partecipazione all’Expo di Astana per creare nuovi sbocchi collaborativi, condividere i risultati delle nostre attività e portare nel mondo l’eccellenza italiana”.
Nei quasi mille mq del padiglione italiano, uno dei più grandi tra quelli dei 110 Paesi presenti, i visitatori verranno accompagnati attraverso la suggestione delle immagini ad alta risoluzione in un viaggio a 360° attraverso la storia, la capacità d’innovazione e di trasferimento tecnologico dell’Agenzia con l’obiettivo di consegnare al territorio i frutti della ricerca e il know -how acquisito.
Il ricco programma di eventi, convegni, incontri tra nazioni e business to business culminerà per il nostro Paese nel gran finale della “Giornata Nazionale Italiana” del 5 settembre.
Qui di seguito, una panoramica delle tecnologie di Enea presentate ad Astana

Energia dal sole
I nuovi orizzonti del solare termodinamico annoverano componenti innovativi e nuovi brevetti, per migliori prestazioni e maggiore stabilità degli impianti; i sistemi di accumulo avanzati per immagazzinare l’energia e renderla disponibile quando serve per produrre energia elettrica, raffrescare o riscaldare edifici o dissalare l’acqua; il grande disco solare, uno specchio parabolico innovativo dotato di microturbina ad aria, ideale per alimentare un condominio di cinque appartamenti con i suoi 15 kW. Nuove soluzioni tecnologiche per il fotovoltaico innovativo basate su moduli ad alta efficienza (30-), dimensioni ridotte e materiali non tossici, di facile reperibilità e a bassi costi come rame, zinco e stagno (CZTS Kesteriti) e altri materiali ibridi organici-inorganici (Perovskiti). Enea sta realizzando anche sistemi di accumulo innovativi incorporati nel pannello, così da permettere alle abitazioni di usufruire dell’energia senza interruzioni.

Energia da fusione 
Enea presenta il suo progetto di punta sulla fusione nucleare: il DTT, Divertor Tokamak Test facility, un’infrastruttura strategica di ricerca, un grande laboratorio per fornire risposte scientifiche, tecniche e tecnologiche cruciali destinate a risolvere le maggiori criticità del processo di fusione, lo smaltimento dell’energia nei reattori a fusione, la gestione dei grandi flussi di potenza prodotti dal plasma combustibile e i materiali da usare come contenitore. Per questo motivo DTT è considerato l’anello di collegamento tra i grandi progetti di fusione nucleare ITER e DEMO. In Italia il programma nazionale di ricerca sulla fusione è coordinato da Enea, che ha realizzato prototipi di reattori a fusione nucleare, come il Frascati Tokamak Upgrade (FTU) e altri impianti di ricerca tra i più avanzati al mondo, facendo anche da traino all’industria nazionale high-tech, oggi fortemente impegnata nella realizzazione di ITER.

Energia dal mare
Ad Astana anche una tecnologia smart e low cost per la produzione di energia dalle onde del mare. Si chiama PEWEC (Pendulum Wave Energy Converter) ed è un sistema galleggiante molto simile a una zattera da posizionare in mare aperto, in grado di produrre energia elettrica sfruttando l’oscillazione dello scafo per effetto delle onde. Sviluppato in collaborazione con il Politecnico di Torino, è l’ideale per acque con onde di piccola altezza e alta frequenza ed è ora allo studio un dispositivo con una potenza nominale di 400 kW.
Ma Enea sta studiando anche un altro modo per ottenere energia dal mare: sfruttando le alghe con la cosiddetta “chimica verde”, ovvero la produzione di biocarburanti e prodotti di interesse industriale da colture di microalghe in vasche aperte o appositi bioreattori. Ma dalle alghe si possono ottenere anche bioplastiche e biomateriali, o prodotti di interesse dell’industria farmaceutica o alimentare. Presso i laboratori Enea sono in corso, in stretta collaborazione con l’industria, anche attività di ricerca per la produzione di bio-idrocarburi (dieni) da impiegare per la sintesi di biopolimeri e di biomolecole utilizzabili come coloranti e integratori alimentari.

Energia da batteri e rifiuti
Enea illustra le nuove tecnologie per la produzione di energia da biomasse e dagli scarti delle attività antropiche e animali. Nel suo parco tecnologico del centro di Trisaia sono allo studio bioraffinerie innovative, per trasformare le biomasse in una vasta gamma di prodotti come mangimi, materiali, prodotti chimici verdi- ed energia ovvero carburanti, energia elettrica e calore. Ma anche prodotti energetici secondari come idrogeno e metanolo, ottenuti dalla trasformazione del gas di sintesi. E ancora nuove tecnologie per la conversione di biomasse a composizione lignocellulosica (come canne da fosso) in materie prime ed intermedi per la produzione di biocarburanti e green chemical e di zuccheri cosiddetti di seconda generazione convertibili in biocarburanti o intermedi chimici o lignina, un materiale dalle grandi potenzialità applicative.
Per finire con il biometano da batteri. Nel centro Enea Casaccia, grazie a strumentazioni sofisticate e tecniche molecolari innovative, i ricercatori osservano il comportamento dei batteri e la loro reazione rispetto alle sostanze che vengono loro fatte ‘digerire’ per produrre biogas.

Elettronica organica
Si tratta di una tecnologia che utilizza materiali organici, quindi a base di carbonio, per fabbricare dispositivi elettronici ultrasottili, leggeri e flessibili, quali sorgenti di luce tipo Oled, celle fotovoltaiche, batterie stampabili, sensori, etichette RFID anche sensibili, display flessibili e ripiegabili da tenere in tasca che possono essere stampati come fossero giornali, su carta, tessuto, plastica e qualsiasi altro tipo di supporto flessibile.
Nei laboratori dell’Enea si studiano le nuove prospettive dell’elettronica organica, come migliorare le prestazioni ed il tempo di vita dei dispositivi, ma anche tecnologie innovative di fabbricazione come tecniche di stampa su rulli di plastica ad elevata resa, basso costo, basso impatto ambientale e a temperature compatibili anche con la plastica. Gli Oled dell’Enea sono preparati anche utilizzando materiali ecocompatibili, forniti dalla natura e che ritornano alla natura a fine vita, senza danneggiarla, nell’ottica di sostenere una virtuosa economia circolare.

HiZev, la supercar elettrica
È una supercar sportiva dal design moderno, in grado di coniugare alte prestazioni e sostenibilità ambientale grazie al suo motore elettrico. Realizzata da un consorzio di piccole e medie imprese che vede Picchio come capofila, mentre Enea ha progettato le batterie costituite da celle litio-ioni ad alta potenza, con un’autonomia stimata di 180 km. Il sistema di accumulo nasce nel Laboratorio Sistemi e Tecnologie per la Mobilità e l’Accumulo di Enea Casaccia, dove viene anche testato nelle condizioni estreme previste per le gare. I risultati vengono validati nel vicino Laboratorio Prove batterie, si tratta di due impianti di assoluta eccellenza per il nostro Paese. Enea sta lavorando allo sviluppo di sistemi di accumulo energetico elettrochimico innovativi (batterie litio-zolfo, zolfo-ione e sodio-ione) con una capacità di accumulo molto più elevata (fino a triplicarla) rispetto a quelle attuali e con costi molto inferiori (pari alla metà o un terzo rispetto agli attuali) ma anche alla caratterizzazione del ciclo completo di moduli di batteria e dei relativi sistemi di gestione (BMS, Battery Management System), di raffreddamento e di ricarica rapida V2G (Vehicle-to-Grid) anche integrati con sistemi di generazione da fonti rinnovabili (ad esempio pensiline fotovoltaiche) ed accumulo elettrico (batterie e/o supercondensatori).

Smart grid e Super grid 
La rete energetica intelligente che, aggiungendo un livello di interscambio dati alla rete tradizionale, consente di riprogrammare in tempo reale il “verso” dei flussi di energia e compensare l’intermittenza delle rinnovabili (eolico e fotovoltaico in primis). Con questo obiettivo Enea punta a realizzare una supergrid in collaborazione con Toshiba e l’organizzazione giapponese NEDO: una soluzione innovativa ad alta tensione ed in corrente continua, per realizzare interconnessioni tra reti e trasportare energia elettrica in modo efficiente via cavo per migliaia di chilometri, per collegare Paesi anche via mare, parchi eolici off-shore e piattaforme petrolifere con la rete elettrica sulla terraferma.