Nell’ambito del filone di ricerca focalizzato sulla produzione di “idrogeno verde”, RSE intende approfondire le conoscenze e sviluppare metodi innovativi di gestione di elettrolizzatori per l’applicazione in un sistema energetico potenzialmente 100% rinnovabile. In particolare, su questo tema, RSE propone di attivare delle collaborazioni non onerose con operatori italiani del settore con l’obiettivo di approfondire le opportunità offerte delle nuove soluzioni in via di sviluppo.

1        Premessa

L’alimentazione diretta dei dispositivi di elettrolisi con fonti rinnovabili (FER), caratterizzate da produzioni non costanti nel tempo e non completamente prevedibili, si configura come un’applicazione comunemente accettata per tutte le tecnologie di elettrolisi a bassa temperatura (principalmente ALK, PEM). L’analisi preliminare svolta da RSE ha tuttavia messo in luce diverse criticità:

• Alimentazione del dispositivo: la trasformazione e la rettificazione del segnale elettrico in ingresso comportano riduzioni del rendimento di conversione del dispositivo fino al 20% per tecnologie alcaline (ALK) in presenza di carichi ridotti (comune in caso di alimentazione diretta da FER);
• Vita utile: non sono stati individuati in letteratura studi approfonditi sulla vita utile dei dispositivi e sull’eventuale usura accelerata a causa di una alimentazione a carico variabile;
• Confronto sperimentale: rari sono gli studi in letteratura che mettano a confronto diretto il funzionamento di un elettrolizzatore alimentato da fonti rinnovabili e la sua modellazione numerica.
• Spesso la modellazione numerica prevede l’interazione tra fenomeni fisici appartenenti a scale di tempi molto differenti tra loro, partendo da modelli sviluppati in condizioni steady-state, senza un’opportuna verifica sperimentale dell’affidabilità del risultato.
• Rari sono gli studi dinamici di un elettrolizzatore, come le analisi di tipo multi-physics di un sistema caratterizzato sperimentalmente.

2        Obiettivi della manifestazione di interesse

La presente richiesta di manifestazione di interesse ha l’obiettivo di instaurare collaborazioni con operatori del settore degli elettrolizzatori con esperienza sui sistemi PEM e/o Alcalini per la produzione di idrogeno per applicazioni industriali.

Le collaborazioni che RSE intende stabilire sono mirate in primo luogo alla condivisione di conoscenze, strumenti e dati inerenti al tema di studio che coinvolge due domini, quello modellistico e quello sperimentale, che richiedono competenze settoriali specifiche. In questo contesto la collaborazione ha lo scopo di mettere a fattor comune le rispettive competenze per analizzare nel modo più dettagliato e rigoroso possibile le opportunità offerte dal vettore idrogeno, con particolare riferimento alla produzione.

3        Modalità di sviluppo delle attività di collaborazione

Per identificare il perimetro entro il quale si svilupperà la collaborazione, si elencano di seguito le attività che RSE intende svolgere. In particolare, l’attività verrà suddivisa in due fasi:

1. Modellazione e sperimentazione dinamica di elettrolizzatori a bassa temperatura per la prototipazione di un dispositivo di controllo che ne massimizzi il rendimento in caso di alimentazione da fonte rinnovabile intermittente: si procederà alla definizione di un metodo di misura per elettrolizzatori ai fini validativi di modelli di calcolo in regime dinamico, seguita da una campagna di misura Seguirà la scrittura e validazione di un modello di calcolo multi-physics per la simulazione di un elettrolizzatore (ALK, PEM) alimentato da FER. Seguiranno quindi la definizione delle logiche di controllo e la conseguente verifica sperimentale congiunta con il partner.

2. Applicazione di reti neurali per la modellazione predittiva di un sistema di elettrolisi, a fini di previsione della vita utile nel caso di esercizio con alimentazione da fonti rinnovabili e con riferimento ad impianti di taglia medio-grande (dell’ordine di 10 MW)

Le interazioni avverranno sia attraverso riunioni periodiche (in remoto o all’occorrenza fisiche), con frequenza mensile o bimestrale, sia tramite scambio di email. Sono inoltre auspicate sperimentazioni congiunte tra le facility di RSE e dei partner.

Per il presente accordo di collaborazione si prevede una durata di tre anni. RSE si impegna a condividere nel corso dell’attività i risultati delle attività di ricerca nel formato all’occorrenza più idoneo (es: ppt, documenti di testo).

Si aggiunge che, come previsto dai Decreti Ministeriali di finanziamento, RSE pubblica con cadenza annuale i rapporti di Ricerca di Sistema in cui si illustrano le attività di ricerca svolte durante l’anno. Per le attività oggetto della seguente specifica, RSE si impegna a condividere con i partner i risultati delle ricerche prima della loro finale pubblicazione.

4         Destinatari della manifestazione di interesse

La presente manifestazione di interesse si rivolge a tutti gli operatori che abbiamo sviluppato o abbiamo in corso lo sviluppo di concept, design o prototipi di elettrolizzatori alcalini e/o PEM.

5        Ruolo di RSE e dei Partner

RSE si farà carico di sviluppare le attività sopra descritte, tenendo in attenta considerazione le proposte e le sollecitazioni ricevute dai partner. Si richiede ai partner individuati di condividere la conoscenza settoriale, mettendo a disposizione di RSE il materiale e i dati sperimentali acquisiti nelle proprie facility rilevanti per le attività, fornendo eventuali spunti sui temi di ricerca, e commenti sui risultati delle analisi svolte. Gli accordi che verranno stipulati fra RSE e i partner tuteleranno adeguatamente le conoscenze proprietarie.

6        Manifestazione di interesse

Tutti i soggetti interessati sono invitati a manifestare il proprio interesse in forma scritta tramite mail all’indirizzo elettrolizzatori@rse-web.it entro e non oltre il 13/11/2024 specificando i contatti telefonici e e-mail di un proprio incaricato di riferimento.

7        Parametri di valutazione

RSE si riserva di attivare una o più collaborazioni con operatori del settore che verranno valutati, classificati, e selezionati sulla base dei seguenti criteri generali:

• Competenze ed esperienze specifiche e documentabili su elettrolizzatori PEM/Alcalini.
• Disponibilità di facility sperimentali e impianti pilota, adatti alla sperimentazione su elettrolizzatori PEM/Alcalini, a disposizione e, preferibilmente già in esercizio, al momento della manifestazione d’interesse.