La presentazione di Giorgio Cau nell'ambito dell’evento “Idrogeno e celle a combustibile: nuove prospettive di impiego nel contesto delle Hydrogen Island”. L’evento è stato organizzato dalla Piattaforma Energie rinnovabili per parlare di sicurezza informatica nelle reti energetiche. L’evento si inserisce nelle attività di divulgazione del Progetto Complesso "Reti Intelligenti per la gestione efficiente dell'energia", sviluppato nell'attuale programmazione comunitaria POR FESR Sardegna 2014-2020.

1. Idrogeno e celle a combustibile:
nuove prospettive di impiego nel contesto delle Hydrogen Island
18 dicembre 2020
Incontri formativi in tema di:
Gestione intelligente dell’energia

2. 24 settembre 2020
Scienze comportamentali e psicologia ambientale -
Nuove strategie per città più sostenibili
2 ottobre 2020
La Cybersecurity nelle Smart grid
6 novembre 2020
Il ruolo delle bioenergie nella generazione distribuita
Calendario di incontri sulla gestione
intelligente dell'energia
2
18 dicembre 2020
Idrogeno e celle a combustibile:
nuove prospettive di impiego nel contesto delle Hydrogen Island
https://www.sardegnaricerche.it/index.php?xsl=370&s=413569&v=2&c=3169&nc=1&sc=&qr=1&qp=2&vd=2&t=3&sb=1

3. PROGRAMMA
Idrogeno e celle a combustibile:
nuove prospettive di impiego nel contesto delle Hydrogen Island
10.00 – 10.30 Apertura lavori e presentazione delle attività della Piattaforma alla luce
dei nuovi scenari dell’idrogeno
Giorgio Cau, Università di Cagliari - Piattaforma Energie Rinnovabili
10.00 – 10.30 Abilitare gli ecosistemi ad idrogeno: la Hydrogen demo Valley in ENEA Casaccia
Stephen McPhail, ENEA Energy Technologies Dept., Fuel Cells and Hydrogen
11.00 – 11.30 Lo sviluppo della value chain dell'idrogeno verde in Italia.
Alessio Gambato, SNAM
11.30 -12.00 Discussione e chiusura lavori
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4. Attività della Piattaforma energie rinnovabili di Sardegna Ricerche
alla luce dei nuovi scenari dell’idrogeno
Prof. Ing. Giorgio Cau
DIMCM - Dipartimento di ingegneria meccanica, chimica e dei materiali - Università degli Studi di Cagliari
Sardegna Ricerche - Piattaforma Energie Rinnovabili – Laboratorio Tecnologie Solari a Concentrazione e Idrogeno da FER
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5. Struttura di ricerca e di servizio e consulenza alle imprese realizzata da Sardegna Ricerche, gestita in
collaborazione con l’Università di Cagliari, con sede in area industriale di Cagliari a Macchiareddu
Piattaforma Energie Rinnovabili
‐ Laboratori tecnologici
 solare termodinamico e idrogeno da FER
 energetica elettrica
 biocombustibili e biomasse
‐ Attività di supporto a enti e imprese locali:
 ricerca e trasferimento tecnologico
 servizi di informazione e formazione
 assistenza, consulenza e supporto tecnico e scientifico
‐ Settori di interesse:
 energie rinnovabili,
 gestione intelligente dell’energia (smart grid, micro grid)
 mobilità elettrica,
 efficienza energetica
 sostenibilità in generale
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6. Progetto Complesso
Reti intelligenti per la gestione efficiente dell'energia
POR FESR Sardegna 2014-2020
Obiettivi del progetto
• perseguire l'integrazione della generazione distribuita con il consumo
e l'accumulo distribuiti, estesi al settore termico e alla mobilità
• dimostrare, a diversi livelli, la fattibilità e l’efficacia delle reti
intelligenti per la gestione efficiente dell’energia
• creare condizioni che stimolino l'avvio del mercato delle reti
intelligenti, agevolando e facilitando lo sviluppo, insieme a tutti gli
operatori coinvolti, di un processo virtuoso di qualità
Peculiarità del progetto
Ampio approccio progettuale, non limitato alla sola energia elettrica, ma esteso all’integrazione e alla gestione sinergica
della produzione e utilizzo di diverse forme e delle corrispondenti reti infrastrutturali, incluse l’energia termica e la mobilità
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7. Il progetto prevede, in particolare, le seguenti azioni:
- Microrete di Macchiareddu: realizzazione di una microrete dimostrativa presso la sede della Piattaforma, che è a
sua volta l’integrazione di diverse microreti distinte, con cui quantificare i benefici tecnici ed economici delle
microreti intelligenti e confrontare le tecnologie utilizzate.
- Analisi di smart grid: verifica della fattibilità di estendere le attività svolte nella sede della Piattaforma su una scala
più ampia, in particolare:
 in ambito comunale, con uno studio applicato alla realtà del Comune di Benetutti il cui esito è stato lo
Studio preliminare per una smart grid nel comune di Benetutti;
 in ambito industriale, nel quadro di una collaborazione con Carbolsucis finalizzata allo studio per la
realizzazione di una smart grid nel complesso minerario di Nuraxi Figus.
In una rinnovata visione la microrete include la produzione, l’accumulo e l’utilizzo dell’idrogeno da FER
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Progetto Complesso
Reti intelligenti per la gestione efficiente dell'energia
POR FESR Sardegna 2014-2020

8. GENERAZIONE GAS
PEMFC POWER
GENERATOR
(Peak Load)
HYDROGEN
GENERATORS
ELECTROCHEMICAL STORAGE
BUILDINGLOADS
ELECTRIC ENERGY
THERMAL ENERGY THERMAL ENERGY STORAGE
(Hot Water, Low Temp. PCM)
METHANATION
PROCESS
SOFC m-CHP
POWER AND THERMAL
GENERATOR (Base Load)
REVERSIBLE
HEAT PUMPS
ANAEROBIC DIGESTER
BIOGAS
UPGRADING
ELECTRIC VEHICLE
CHARGING STATION
HYDROGEN STORAGE
CO2 RECOVERY
BIOMETHANE STORAGE
DATA STREAM
LPG
GAS MIXER
SPENT SOLUTION
BIOGAS
ORGANIC MATERIALS
CARBON DIOXIDE
MICROGRID
Piattaforma Energie rinnovabili
(Renewable Energy Facility)
PHOTOVOLTAIC
POWER PLANT
PUBLIC GRID
GENERAZIONE ENERGIA ELETTRICA
ACCUMULO
MICROGRID MANAGEMENT UNIT
Generatori per produzione di idrogeno
da FER (1,05 Nm3/h @ 13,8 barg)
Serbatoi per l'accumulo di
idrogeno (51 Nm3 - 13,8 barg)
Generatore di potenza
PEMFC (5 kW)
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9. Le tecnologie dell’idrogeno nella
microrete di Macchiareddu
I COGENERATORI SOFC PROVVEDONO
ALLA COPERTURA DEI CARICHI DI BASE
IL GENERATORE PEMFC PROVVEDE ALLA COMPENSAZIONE
DEI PICCHI DI CARICO DELLA PIATTAFORMA
COMPENSAZIONE DEL SURPLUS DI PRODUZIONE DI ENERGIA DA PV MEDIANTE
ACCUMULO ELETTROCHIMICO ED ELETTROLISI PER PRODUZIONE DI H2
ACCUMULO DI ENERGIA DA FER IN ECCEDENZA
SOTTO FORMA DI IDROGENO DURANTE I GIORNI FESTIVI [1, 2]
USO DELL’IDROGENO PER PRODUZIONE DI METANO
MEDIANTE IDROGENAZIONE DI CO2
9
[1] Serra, F., Petrollese, M., Lucariello, M., Cau, G., “Assessment of a hydrogen production, storage and utilization system in a demonstrative microgrid”
Proceedings - 2020 2nd IEEE International Conference on Industrial Electronics for Sustainable Energy Systems, IESES 2020, 9210669, pp. 157-162
[2] Serra, F., Lucariello, M., Petrollese, M., Cau, G., “Optimal integration of hydrogen-based energy storage systems in photovoltaic microgrids:
A techno-economic assessment”, Energies 13(6),4149

10. Laboratorio tecnologie solari
a concentrazione e idrogeno da FER
10

11. La strategia europea per l’idrogeno
11
8 luglio 2020 A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe
Visione strategica
al 2050
Quota dell’idrogeno nel mix energetico (inclusi gli usi non energetici):
dall’attuale quota <2% fino al 13-14% nel 2050
Prima fase
2020-2024
Sostegno della Commissione europea all’installazione di elettrolizzatori
per una potenza complessiva di almeno 6 GW
con produzione complessiva di idrogeno rinnovabile di almeno 1 Mt
Seconda fase
2025-2030
L’idrogeno dovrà essere parte intrinseca di un sistema energetico integrato e la produzione di
idrogeno rinnovabile dovrà essere basata sull’installazione di elettrolizzatori
per una potenza complessiva di almeno 40 GW
con una produzione complessiva di idrogeno di almeno 10 Mt
Elettrolizzatori per altri 40 GW potrebbero essere installati oltre i confini
con esportazione in Europa
Terza fase
2030-2050
Piena maturità delle tecnologie dell’idrogeno e loro applicazione in tutti i settori produttivi
L’applicazione su larga scala dovrebbe raggiungere tutti i settori difficili da decarbonizzare
Investimenti al 2030
24-42 G€ per elettrolizzatori
220-340 G€ per impianti solari ed eolici (80-120 GW) per l’alimentazione degli elettrolizzatori
65 G€ per infrastrutture di trasporto, distribuzione, stoccaggio e stazioni di rifornimento
Investimenti al 2050 180-470 G€ per elettrolizzatori (500 GW)

12. La strategia italiana per l’idrogeno
Novembre 2020 Strategia Nazionale Idrogeno - Linee Guida Preliminari
Prima fase
entro il 2030
- Investimenti per 10 G€
- Installazione di elettrolizzatori per una potenza complessiva di almeno 5 GW
- Ambizione di copertura del 2% della domanda finale di energia
Ambito di impiego
Prima fase
- Trasporto ferroviario
- Trasporto pesante su gomma a lungo raggio
- Riconversione industria pesante, principalmente dove usato come materia prima
 industria chimica
 raffinazione del petrolio
 …
- Miscelazione con gas naturale in rete
“Hydrogen valleys”
- Aree geografiche dove diverse applicazioni dell’idrogeno sono combinate in un ecosistema
integrato che ricopre l’intera “catena del valore”, ossia:
produzione, stoccaggio, distribuzione, uso finale
- Potenziale contributo alla diffusione delle tecnologie dell’idrogeno a livello locale
- Applicazioni in altri comparti, quali trasporto pubblico locale, metanazione biologica, ecc.
Seconda fase
2030-2050
- Ambizione di copertura del 20% della domanda finale di energia
Consultazione
pubblica
- Consultazione pubblica sulla Strategia nazionale sull’idrogeno dal 24/11/2020 al 21/12/2020
- Individuare i settori in cui l’idrogeno possa diventare competitivo in tempi brevi
- Individuare le aree di intervento più adatte all’utilizzo dell’idrogeno
12

13. ‐ Come si può inquadrare la Sardegna e con quale ruolo in questo contesto?
‐ Quali possono essere le prospettive di sviluppo del settore idrogeno in Sardegna?
‐ Quali possono essere le opportunità da cogliere tempestivamente per essere partecipi
come attori e non come spettatori nei programmi strategici nazionale ed europeo?
‐ È possibile inserirsi nei programmi nazionali al 2030 realizzando, ad esempio delle
“hydrogen valleys”, a cominciare dalle aree industriali?
13
Sulle prospettive di impiego dell’idrogeno in Sardegna

14. Sulle prospettive di impiego dell’idrogeno in Sardegna
‐ Il Green Deal europeo è al centro del piano di ripresa post-COVID-19
Per una nuova fase dell’Europa, Next generation EU, la Commissione Europea la presentato un massiccio
piano di ripresa e ricostruzione post COVID-19, con una cifra di intervento di 750 G€, che ha al centro il
Green Deal per stimolare l’economia e contrastare il cambiamento climatico
‐ Il Recovery fund nazionale, in coerenza, dovrebbe dedicare significative risorse alla sostenibilità ambientale
‐ Il Green Deal europeo riconosce la necessità di accelerare la transizione verso l’energia pulita in tutte le
isole e nelle regioni ultraperiferiche dell’UE
‐ In questo contesto, l’idrogeno offre enormi opportunità di crescita sostenibile e il suo potenziale
sperimentato con successo nelle “hydrogen valleys” può essere replicato nelle “hydrogen islands”
14

15. Sulle prospettive di impiego dell’idrogeno in Sardegna
‐ La Sardegna è la seconda isola più grande in Italia e nel Mar Mediterraneo ed è la quarta nell'Unione
Europea dopo l'Irlanda, l'Islanda e la Sicilia
‐ La Sardegna gode di elevata visibilità grazie agli oltre 2,5 milioni di turisti che la scelgono ogni anno
come meta di vacanza preferita
‐ La Sardegna presenta anche un ambiente industrializzato complesso nei settori dell’industria di
processo e della produzione di energia
‐ In Sardegna sono in esercizio impianti a FRNP, eolici e fotovoltaici, per una potenza complessiva di oltre
1000 MW (1055 MW) e di quasi 900 MW (873 MW) rispettivamente
‐ La Regione Sardegna ha già identificato l'idrogeno come vettore energetico strategico nel suo Piano
Energetico Ambientale Regionale Sardegna (PEARS 2015-2030)
‐ Nello studio RSE “Approvvigionamento energetico della Regione Sardegna (anni 2020-2040)” del 30
luglio scorso, si afferma che “l’elettrificazione resta la strada più coerente con le politiche di
decarbonizzazione sull’orizzonte di lungo termine al 2050, insieme allo sviluppo dell’idrogeno verde”
15
La Sardegna potrebbe perciò rappresentare un territorio ideale nel quadro
del Green Deal europeo e ambire a diventare una “hydrogen island”
per conseguire una neutralità climatica anche prima del 2050

16. Settori di interesse per l’idrogeno in Sardegna
Settore energetico
applicazioni cogenerative
per edifici commerciali,
residenziali e industriali
servizi e industria
alimentazione elettrica di
infrastrutture critiche
Settore dei
trasporti
Autobus urbani ed
extraurbani
Trasporti ferroviari,
marittimi e aerei
Autoveicoli per trasporto
persone e merci
Veicoli speciali e per la
movimentazioni di
carichi e persone
Settore industriale
Decarbonizzazione dei
processi industriali
mediante l’impiego di
idrogeno verde per la
generazione di energia
Decarbonizzazione dei
processi industriali
mediante l’impiego di
idrogeno verde come
materia prima per la
produzione di «chemicals»
16

17. Mappatura nel
territorio delle
aziende interessate
Analisi della
produzione da FER
Analisi dei
consumi
Dimensionamento
e progettazione
degli impianti
Analisi
dell’investimento e
reperimento fondi
Settori di interesse per l’idrogeno in Sardegna
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18. In questo contesto, Sardegna Ricerche opera con i seguenti obiettivi:
 Promuovere l’adozione e la diffusione nel territorio delle tecnologie dell'idrogeno e delle celle a combustibile
 Sperimentare le tecnologie dell’idrogeno e delle celle a combustibile
 Fornire assistenza tecnica e organizzativa per nuovi progetti
 Creare partenariati con università e centri di ricerca, imprese, enti locali, fornitori e utenti in generale
In particolare, nel prossimo futuro si prevede di:
 Proseguire la sperimentazione con gli impianti installati nella microrete della Piattaforma E.R.
 Intensificare il coinvolgimento delle imprese locali
 Contribuire alla pianificazione strategica territoriale
 Rinforzare la posizione della Piattaforma come punto di riferimento territoriale nel settore dell’idrogeno
Possibile contributo della P. E.R. di Sardegna Ricerche
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19. Progetto SH0RE - Sardinia Hydrogen ecosystem on
Zero-emission Renewable Energy
Progetto SH0RE - Sardinia Hydrogen ecosystem on Zero-emission Renewable Energy
Bando H2020-JTI-FCH-2020-1 (FCH2 JU call for proposals 2020)
Durata 60 mesi
Schema di
finanziamento
9,99 M€ finanziamento FCH
4,78 M€ “in-kind” vari partner
9,77 M€ co-finanziamento vari partner
24,54 M€ totale
Coordinatore ENEA, Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile
Partner Sardegna (3)
Università di Cagliari (Dipartimenti DIMCM e DIEE)
Regione Autonoma della Sardegna
Sardegna Ricerche
Altri Partner Italia (7)
Rete Ferroviaria Italiana
Snam S.P.A.
Atena scarl - Distretto Alta Tecnologia Energia Ambiente
Universita degli Studi di Roma la Sapienza
Gestore dei Servizi Energetici - GSE S.p.A.
Sardinia LNG
Sinloc - Sistema Iniziative Locali S.p.A.
Partner Europei (2)
Université de Corse Pascal Paoli (FR)
Kiwa Technology B.V. (NL)
Finalità
Realizzazione di un Sistema integrato su scala industriale di produzione di idrogeno da fonte
rinnovabile, distribuzione e utilizzo nei settori industriale, civile e dei trasporti
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20. Progetto SH0RE - Sardinia Hydrogen ecosystem on
Zero-emission Renewable Energy
Principali obiettivi del progetto:
‐ realizzazione di una Hydrogen Valley in Sardegna
‐ produzione di 300 t/anno di idrogeno verde
‐ riduzione del surplus di produzione di energia elettrica da FRNP
‐ realizzazione di infrastrutture per la distribuzione e lo stoccaggio dell'idrogeno
‐ realizzazione di una stazione di rifornimento di idrogeno (HRS)
‐ omologazione completa di un treno con celle a combustibile
‐ acquisizione di una piccola flotta di autobus con celle a combustibile
‐ l'installazione di celle a combustibile per una potenza di 200 kW per applicazioni stazionarie
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21. Progetto SH0RE - Sardinia Hydrogen ecosystem on
Zero-emission Renewable Energy
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22. Progetto SH0RE - Sardinia Hydrogen ecosystem on
Zero-emission Renewable Energy
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23. Altre iniziative e progetti
- Power to gas e power to liquid, utilizzo della CO2
 Progetto dell’Università di Cagliari in collaborazione con Sotacarbo e Sardegna Ricerche
 Progetto finanziato dal MISE tramite ENEA nell’ambito della RSE per lo sviluppo di processi P2G e P2L
 La collaborazione con la Piattaforma E.R. è inerente alle ricadute del progetto sui processi di produzione di
biometano integrati nella microrete di Macchiareddu
- Studio teorico e sperimentale di processi innovativi di accumulo di energia mediante produzione di
metanolo da CO2 riciclata e H2 da fonti rinnovabili integrati con sistemi di accumulo di energia termica
 Progetto dell’Università di Cagliari finanziato dalla Fondazione di Sardegna
 La collaborazione con la Piattaforma E.R. è inerente alle ricadute del progetto sui processi di produzione di
biometano integrati nella microrete di Macchiareddu
- Progetto Italgas
 Progetto in collaborazione con CRS4 e Politecnico di Torino
 Progetto pilota per la realizzazione in Sardegna di un impianto per la produzione di idrogeno da FER mediante
elettrolisi con stadio successivo di metanazione, collegato a rete di distribuzione gas
 Taglia dell’impianto 500-1000 kW con un investimento di 15 M€
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24. Grazie per l’attenzione
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25. 25