Dipartimento Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili

Il Dipartimento tecnologie energetiche ha il suo punto di forza nella capacità di sviluppo di tecnologie, processi, componenti e sistemi per lo sfruttamento sicuro ed efficiente delle fonti rinnovabili (solare a concentrazione, fotovoltaico, bioenergia), per l’uso razionale e la conversione ottimale dell’energia, la decarbonizzazione del sistema energetico, 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.

Le attività sono condotte nei 19 laboratori che fanno capo a sei Divisioni:

1. Fotovoltaico e Smart Devices
2. Smart Energy
3. Solare Termico, Termodinamico e Smart Network
4. Produzione, Storage e Utilizzo dell’Energia
5. Bioenergia, Bioraffineria e Chimica Verde
6. Sviluppo Sistemi per l’Informatica e l’ICT

1. La Divisione Fotovoltaico e Smart Devices svolge attività di studio e ricerca per la sviluppo di dispositivi innovativi ad alta efficienza come celle con nuove strutture a base di materiali a basso costo (perovskite, kesterite) e tecnologie avanzate (grafene, giunzioni multiple) e di interesse industriale, unitamente a sviluppo e realizzazione  di simulatori e dimostratori di reti e microreti in ottica smart grid con integrazione FER e accumulo.

2. La Divisione Smart Energy sviluppa tecnologie per l’efficienza energetica e applicazioni dell’ICT alle Smart Cities attraverso piattaforme interoperabili, l’Internet of things in ambienti cloud (Industria 4.0), la realizzazione di sistemi di monitoraggio e controllo delle infrastrutture pubbliche energivore, servizi di assisted living e supporto energetico al cittadino e  smart lighting. Ulteriori linee di attività riguardano la Protezione delle Infrastrutture Critiche e la cyber security, la comunicazione sottomarina (IoT sottomarina), il controllo e la gestione droni per applicazioni di sicurezza e monitoraggio ambientale urbano, la gestione delle infrastrutture critiche, lo sviluppo di hardware e software per le applicazioni diversificate e pervasive delle reti intelligenti di sensori (citizen science, IoT).

3. La Divisione  Solare Termico, Termodinamico e Smart Network lavora a impianti per poligenerazione di piccola e media potenza (che hanno maggiori prospettive di mercato) per uso industriale, ma soprattutto residenziale e terziario; altre attività riguardano soluzioni impiantistiche innovative per l’integrazione della tecnologia solare termodinamico con fotovoltaico, cicli termici a gas con CO₂ supercritica, cicli termici a fluido organico. Di rilievo la sperimentazione sul disco solare con microturbina ad aria per applicazioni di cogenerazione in ambito civile residenziale e commerciale.

Nel settore dei combustibili ecologici le attività si focalizzano sulle applicazioni di chimica solare, per lo stoccaggio di calore a lungo termine e la realizzazione di batterie elettriche innovative alimentate da calore solare. Alle attività di R&S si affianca l’offerta di servizi di consulenza e supporto nella progettazione di impianti solari innovativi.

4. La Divisione Storage e Utilizzo Efficienti dell’Energia sviluppa tecnologie innovative per svariate tipologie di sistemi di accumulo ad elevata efficienza e basso costo, con particolare riferimento all’accumulo elettrochimico di energia per applicazioni stazionarie e mobili,  (accumulatori litio-zolfo e di batterie litio-ione a minore costo e la messa a punto di  sistemi ibridi batteria-supercondensatore) e lo  sviluppo di tecnologie low-cost per la de-carbonizzazione di combustibili fossili per la produzione di energia, di cicli energetici turbogas puntando a cicli con CO₂ supercritica.

Vengono sviluppati ed ingegnerizzati componenti, processi produttivi e dimostrativi per favorire la diffusione e la penetrazione commerciale delle celle a combustibile e  tecnologie di scambio termico nel settore delle pompe di calore, per il controllo termico di componenti nell’industria elettronica, aero-spaziale, dei server.

Sul fronte della mobilità elettrica e sostenibile la Divisione è impegnata nella messa a punto di tecnologie di ricarica veloce wireless dinamica, sistemi modulari di ricarica veloce (< 30 minuti) ad alta potenza per il trasporto pubblico locale, strumenti di supporto alla definizione, progettazione e valutazione economica, energetica ed ambientale di soluzioni operative di elettrificazione del trasporto pubblico urbano.

5. La Divisione Bioenergia, Bioraffineria e Chimica Verde è specializzata nello sviluppo/ottimizzazione di processi a basso consumo e alta efficienza per ottenere materie prime per l’industria chimica/bioenergetica, di layout integrati per la bioraffinazione di biorisorse e di processi e componenti innovativi per la produzione di biocombustibili gassosi dalla digestione anaerobica e dalla gassificazione delle biomasse.

Altri campi di ricerca sono lo sviluppo di metodologie e sistemi colturali ad elevata efficienza per la produzione/raccolta di biomasse algali da utilizzare per la bioenergia e la chimica verde; lo  sviluppo e scale-up di processi fermentativi avanzati per la produzione di alcoli, acidi organici, idrocarburi ecc. da scarti, sottoprodotti ed effluenti delle produzioni agricole e delle lavorazioni agroindustriali.

6. Per quanto riguarda la Divisione Sviluppo Sistemi per l’Informatica e l’ICT, le attività si focalizzano sullo sviluppo di modellistica computazionale per i settori dell’energia, dei nuovi materiali, dei trasporti, lo sviluppo di sistemi di acquisizione e rappresentazione di dati per i Beni Culturali, di sistemi di acquisizione ed elaborazione di dati per applicazioni smart cities. Realizzazione di infrastrutture Big Data per applicazioni a problematiche energetiche e ambientali. Portali tematici indirizzati all’industria o linee specifiche di attività. Laboratori in rete (accesso remoto, condivisione dati partecipazione ad esperimenti congiunti).Si lavora inoltre al potenziamento del  processo di applicazione del Codice dell’Amministrazione Digitale introducendo anche sistemi di autenticazione basati sul Sistema Pubblico di identità Digitale (SPID).