La crisi energetica emersa nel 2022 ha rimodellato la domanda energetica precedentemente consolidata. L’Unione Europea ha visto la triplicazione dei prezzi all’ingrosso dell’elettricità nella prima metà del 2022. Ciò è stato principalmente una conseguenza dei prezzi record del gas naturale, ma ha riflettuto anche l’aumento dei prezzi del carbone, del petrolio, esacerbati dalla ridotta disponibilità di energia nucleare e idroelettrica. Nel 2023 la situazione si è temporaneamente riassestata. Come emerso dal rapporto sulla situazione energetica nazionale nel 2023 del MASE, la richiesta di energia elettrica in Italia nel 2023 è stata pari a 305,0 TWh, in calo del 3,2% rispetto all’anno precedente. Pur rimanendo la fonte termoelettrica tradizionale quella a maggior copertura del fabbisogno (circa il 55% del totale energia prodotta), questa registra un decremento del 19,3% concentrato, in valore assoluto, principalmente sul gas naturale e sui combustibili solidi. Record storico per le produzioni eolica e fotovoltaica che si attestano rispettivamente a 23,3 TWh e 30,7 TWh (con un incremento complessivo dell’11,1% rispetto al 2022). Le risposte politiche stanno registrando sforzi determinati per accelerare gli investimenti nell’energia pulita ma anche nell’efficientamento energetico. Poiché molte delle soluzioni alla crisi coincidono con quelle necessarie per raggiungere gli obiettivi climatici globali, la crisi potrebbe segnare un punto di svolta critico nel percorso verso la sicurezza energetica e la riduzione delle emissioni.
In questo contesto, lo sviluppo di materiali di prossima generazione è fondamentale per migliorare la funzionalità e ridurre i costi e di conseguenza per migliorare l’efficienza dei sistemi energetici del futuro. Materiali innovativi con funzionalità migliorate possono migliorare la produttività energetica in diversi settori. I materiali con nuove proprietà, maggiore durabilità e sostenibilità faranno risparmiare energia nei processi e nelle applicazioni ad alta intensità energetica e creeranno un nuovo sviluppo per la generazione di energia rinnovabile.
Il progetto mira allo sviluppo di materiali funzionali alle tecnologie previste negli altri progetti o alla loro integrazione nel sistema elettrico e materiali nuovi che potranno essere in futuro studiati nelle tecnologie sviluppate negli altri progetti, andando anche ad incidere sulla sostenibilità e i costi del sistema elettrico nazionale.
Lo sviluppo di materiali, qualunque sia l’applicazione per cui vengono sviluppati e ingegnerizzati, deve inoltre tenere in attenta considerazione la riduzione nell’impiego di elementi critici strategici, individuati nella recente normativa Europea relativamente ai materiali connessi con la transizione energetica.
In particolare, il progetto mira allo sviluppo di materiali per:
- sistemi di reattori a membrana per la conversione di chemicals e produzione/separazione di idrogeno
- sistemi a scambio ionico per la produzione di energia da gradienti salini
- sistemi per recupero ed accumulo energetico (energy harvesting/storage).
Nell’ambito dei reattori a membrana, verranno sviluppati reattori per la conversione di C1-C2 chemicals e simultanea separazione di idrogeno operanti in vari range di temperatura. In particolare, verranno prodotte membrane ceramiche incorporanti la fase catalitica già in fase di produzione della stessa, membrane reattive con washcoating/strati porosi “asimmetrici”, ceramiche composite ad architettura tubolare e membrane a base metallica. Per tutte le membrane vi sarà anche la fase di testing. L’obiettivo, se raggiunto, aprirà la strada allo sviluppo di reattori a membrana che combinano i benefici della reazione chimica e della separazione di gas in un'unica unità, con l'ulteriore vantaggio della configurazione a fascio tubiero.
Nella produzione di membrane a scambio ionico per la produzione di