Il metano rende gli autoveicoli meno inquinanti rispetto a quelli a combustibile tradizionale (benzina e gasolio), oltre ad avere, rispetto a questi ultimi, un costo più basso. Tuttavia le bombole ad alta pressione che lo immagazzinano presentano indubbi problemi di praticità, e, soprattutto, di sicurezza nel medio periodo. Un team internazionale ha presentato uno studio, pubblicato su Nature nell’articolo “Methane storage in flexible metal–organic frameworks with intrinsic thermal management“, secondo il quale sarà possibile, e altamente efficace, immagazzinare gas naturale in nuovi materiali senza dover ricorrere all’utilizzo di bombole ad alta pressione.

I ricercatori (tra questi il Prof. Norberto Masciocchi dell’Università dell’Insubria e alcuni collaboratori del To.Sca.Lab (Total Scattering Laboratory), laboratorio congiunto Insubria/CNR) hanno preparato e caratterizzato nuovi materiali appartenenti alla classe delle cosiddette “spugne molecolari”. Essi risultano estremamente flessibili, e assorbono, durante il processo di immagazzinamento, elevate quantità di gas, con una serie di cambiamenti strutturali accompagnati da un anomalo effetto di assorbimento di calore. In assenza di questo effetto, materiali analoghi, noti da tempo, mostrano prestazioni significativamente inferiori.

Lo studio si inserisce in un tematica di elevato interesse, accademico ed industriale, che prende spunto dalla possibilità di utilizzare tecniche di sintesi e di Ingegneria Molecolare per la progettazione, e la realizzazione, di solidi porosi capaci di immagazzinare selettivamente gas di rilevanza energetico-ambientale (idrogeno per autotrazione, anidride carbonica per riduzione dell’effetto serra, inquinanti ambientali e gas tossici dall’atmosfera, composti solforati da benzine, kerosene ed affini). Il contributo significativo dei ricercatori italiani si è particolarmente incentrato sulla modellizzazione strutturale e dinamica del comportamento flessibile, e reversibile, di questi materiali, capaci di espandersi (ed aumentare il volume disponibile all’immagazzinamento del metano) nel momento in cui vengono esposti ad un flusso del gas sotto pressione.

L’utilizzo di tecniche sperimentali avanzate (scattering con radiazione di sincrotrone) e di software ed algoritmi numerici innovativi, sviluppati ad hoc, ha permesso di evidenziare un comportamento inusuale, in cui un materiale solido inizialmente molto denso, diventa altamente poroso in presenza di gas, grazie a movimenti atomici correlati (come quelli delle asticelle di un pantografo) associati ad una significativa variazione energetica. La comprensione dettagliata dell’intera trasformazione è stata resa possibile dalla sinergia tra tecniche cristallografiche innovative e Scienza dei Materiali.

Testo redatto su fonte Università dell’Insubria del 27 ottobre 2015
Per approfondimenti: Methane storage in flexible metal–organic frameworks with intrinsic thermal management – Nature | 26.10.2015
Image credit: AM General LLC, 2009

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L’ENEA brevetta un bruciatore innovativo per turbine a gas. Il sistema è espressamente concepito per realizzare il più completo e definitivo trasferimento della tecnica di combustione “Flameless” dalle fornaci, dove è nata e progredita in questi ultimi anni, alle turbine a gas. La tecnologia “Flameless” realizza condizioni di combustione distribuita e volumetrica, essendo caratterizzata dall’assenza del “fronte di fiamma” che nei sistemi a combustione tradizionali è fonte di produzione di inquinati (NOx) e motivo di instabilità di combustione. Il tentativo di applicazione al settore delle turbine a gas è da sempre oggetto di ricerca, viste le peculiarità delle fiamme distribuite (volumetriche) in termini di maggiore efficienza di combustione, ridotte emissioni inquinanti, resistenza alle instabilità di origine termoacustica, nonché uniformità di temperatura della fiamma e quindi degli elementi strutturali ad essa esposti (combustore e primi stadi di turbina).
È, inoltre, allo studio una variante del sistema che, al posto di singoli bruciatori, prevede una camera anulare continua direttamente alimentata dal flusso uscente dall’ultimo stadio del compressore. Più in generale, il sistema brevettato può trovare applicazione in combustori per turbogas stazionari (produzione di potenza elettrica), turbomotori aeronautici e ferroviari. Il sistema è stato validato tramite simulazioni numeriche stazionarie (RANS) e non stazionarie (LES) del flusso turbolento reattivo (fiamma turbolenta). La fase successiva riguarderà la sperimentazione di un prototipo “al vero”.
Gli inventori sono: Stefano Chiocchini (Università Roma TRE, DIMI), Stefano Giammartini, Eugenio Giacomazzi, Emanuele Giulietti, Antonio Di Nardo, Giorgio Calchetti, Caterino Stringola.

Testo redatto su fonte ENEA del 18 dicembre 2014
Image credit: Ansaldo Energia/AE64.3A Gas Turbine

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Neelie Kroes, Vicepresidente della Commissione Europea, in occasione dell’apertura di AUTOMATICA 2014 (il Salone Internazionale dell’Automazione e della Meccatronica svoltosi a Monaco di Baviera dal 3 al 6 giugno 2014), ha annunciato il più grande programma mondiale di promozione e incentivazione della robotica civile: SPARC (The Partnership for Robotics in Europe). Con un investimento complessivo di 2,8 miliardi di Euro, l’Europa punta a consolidare la propria leadership nella robotica e a creare oltre 240.000 posti di lavoro. Il tema riguarda la qualità, la sicurezza e la sostenibilità dei prodotti. E, in questo contesto, le soluzioni di assemblaggio integrate, la robotica e la visione industriale sono le chiavi per il successo. La collaborazione fra uomo e macchina proietta la robotica e l’automazione in una nuova dimensione. I robot sgravano gli operatori umani dalle mansioni monotone, nocive alla salute e a basso valore aggiunto. Le postazioni di lavoro diventano così più produttive, flessibili ed ergonomiche. La robotica di servizio, ormai matura per la commercializzazione, suscita grande interesse: un numero sempre più elevato di aziende specializzate in questo settore, dimostra le straordinarie possibilità di robot e componenti intelligenti nei campi della medicina e della cura della persona, dell’ispezione, della manutenzione e della logistica. Ormai da tempo la quarta rivoluzione industriale non è più solo una visione. La piena realizzazione dell’Industria 4.0 determinerà il nostro futuro, perché solo così si riuscirà a creare una forma di economia integrata, estremamente flessibile e capace di garantire l’uso efficiente delle risorse.

Testo redatto su fonte AUTOMATICA del 6 giugno 2014
Per approfondimenti: SPARC www.sparc-robotics.eu
Image credit: Messe München GmbH/Thomas Plettenberg

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I ricercatori del Consorzio RFX, di cui il CNR è partner tramite l’Istituto Gas Ionizzati (IGI), hanno sviluppato VTTJ (Vacuum Tight Threaded Junction), una tecnologia innovativa per realizzare a freddo giunzioni metalliche non saldate, compatibili con alti carichi termici e meccanici, con un significativo vantaggio nei costi e tempi di produzione. VTTJ è stata sviluppata per l’impiego nel nuovo impianto di ricerca sul sistema di iniezione di fasci di neutri (Progetto PRIMA) in costruzione presso l’Area della Ricerca del CNR di Padova. Oltre all’economicità, VTTJ offre il vantaggio di essere compatibile con condizioni di lavoro critiche (alte temperature, fiamme, alti flussi termici, fluidi corrosivi, ultra alto vuoto ecc.), rappresentando quindi un’ottima alternativa alla saldatura.

“Il principio di funzionamento è semplice: due parti metalliche, di cui almeno una a forma di tubo, che vengono letteralmente avvitate l’una nell’altra, creando una zona di interferenza meccanica, in cui i metalli generano una deformazione plastica che dà luogo a una guarnizione ad altissima affidabilità”, spiega Piero Agostinetti dell’IGI-CNR. “Una tenuta praticamente perfetta, ottenuta grazie a un anello conico che chiude ermeticamente la giunzione al termine dell’avvitamento”. La tecnica – che può essere applicata anche a materiali non tradizionalmente saldabili o diversi tra loro, ad esempio acciaio e rame – è stata testata in numerosi prototipi: ha superato prove di tenuta in condizioni di ultra alto vuoto dopo riscaldamento a 200° C, passato test di pressurizzazione fino a 500 bar ed è stata applicata con successo. Ha ottenuto il brevetto internazionale, suscitando ampio interesse nell’industria termotecnica, chimica, farmaceutica, petrolifera, alimentare, oltre che nei casi di lavorazioni di componenti in condizioni di ultra alto vuoto.

“La messa a punto di VTTJ è un esempio virtuoso di come la ricerca possa produrre spin off industriali: sono applicazioni che trovano riscontro in un tessuto produttivo sempre più aperto al progresso tecnologico e all’innovazione”, conclude Agostinetti. Il Consorzio RFX metterà a disposizione il brevetto in licenza alle aziende che ne faranno richiesta.

Testo redatto su fonte CNR dell’11 giugno 2014
Image credit: CNR

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È stato presentato il nuovo portale motorielettrici.enea.it, realizzato da ENEA in collaborazione con il Gruppo Macchine Rotanti di ANIE Energia. L’obiettivo del progetto è quello di raccogliere sul sito i prodotti conformi al Regolamento della Commissione (CE) 640/2009 su efficienza energetica e classi di efficienza, oltre a segnalare le future evoluzioni normative sul tema.

Tutte le aziende che producono o commercializzano prodotti conformi al Regolamento possono volontariamente aderire al sito tramite una sottoscrizione. Attraverso l’adesione, l’azienda si impegna a trasmettere ad ENEA le dichiarazioni di conformità e i relativi test report prima di ogni successiva pubblicazione di nuovi motori elettrici. In tale contesto, ENEA non eserciterà controlli sulle informazioni riportate nel sito in relazione alla conformità dei motori elettrici al Regolamento 640/2009, ma potrà esercitare controlli a campione o su segnalazione, mediante l’effettuazione di test specifici.

Il Regolamento 640/2009, adottato il 22 luglio 2009, specifica i requisiti in materia di progettazione ecocompatibile per i motori elettrici e l’uso del controllo elettronico della velocità. Esso definisce inoltre i tempi di introduzione delle classi di efficienza:
– dal 16 giugno 2011 i motori immessi sul mercato devono essere in classe di efficienza IE2;
– dal 1 Gennaio 2015 i motori con potenza tra 7,5 e 375 kW dovranno essere in classe di efficienza IE3 oppure IE2 se accoppiati ad inverter;
– dal 1 Gennaio 2017 la classe di efficienza imposta per i motori con potenza tra 0,75 e 375 kW sarà IE3 oppure IE2 se esse verranno accoppiati ad inverter.

Nell’ambito di tale Regolamento, il Ministero dello Sviluppo Economico ha riconosciuto in ENEA il suo braccio operativo per tutto ciò che riguarda l’ERP (Energy Related Products). Attualmente in Europa e in Italia non esistono istituti di prova di parte terza che possano testare questi motori in tutta la loro gamma (0,75-375 kW). La collaborazione tra ENEA e ANIE Energia assume dunque un ruolo particolarmente importante nell’ottica di avvio di una vera attività di controllo del mercato, che sarà gestita dalle istituzioni competenti una volta predisposte le necessarie strutture per le prove. Nel contesto europeo, l’Italia gioca un ruolo da pioniere: è infatti il primo Paese a divenire parte attiva per lo sviluppo di un sistema di controllo del mercato.

“La riduzione dei consumi elettrici nazionali è un chiaro segnale di come il sistema industriale italiano stia affrontando un momento delicato” dichiara Matteo Marini, Presidente di ANIE Energia. “In questo contesto l’efficienza energetica ricopre un duplice ruolo. Da un lato le tecnologie per l’efficienza energetica possono già oggi aiutare le imprese a recuperare competitività. Dall’altro lato contribuiscono in maniera determinante al raggiungimento degli obiettivi EU. Su tali basi il recepimento della nuova Direttiva europea sull’efficienza energetica e il sostegno ai nuovi target al 2030 dovranno essere fra gli obiettivi principali del semestre italiano di Presidenza europea”.

“Le aziende italiane sono all’avanguardia nel comparto della costruzione di motori elettrici ad alta efficienza” dichiara Maurizio Russo, Presidente Gruppo Macchine Rotanti di ANIE Energia. “Tutte si sono già adeguate al nuovo regolamento europeo in materia di progettazione eco-compatibile anticipandone addirittura le scadenze. La nostra richiesta alle istituzioni è quella di garantire una sorveglianza del mercato per assicurarsi che tutti i prodotti immessi sullo Spazio Economico Europeo (SEE) siano conformi ai regolamenti comunitari.”

“Circa i due terzi dell’energia elettrica utilizzata nel settore industriale viene consumata attraverso l’utilizzo dei motori elettrici” commenta Rino Romani, Responsabile dell’Unità Tecnica Efficienza Energetica dell’ENEA. “Il regolamento 640/2009 della Commissione Europea recante specifiche per la progettazione ecocompatibile dei motori elettrici prevede che a far data dal 1° gennaio 2015 tutti i motori con potenza nominale tra 7,5 e 375 kW debbano rispettare elevate performance in termini di rendimento energetico. Per potenze più basse il termine è il 1° gennaio 2017. L’iniziativa ENEA-ANIE mette a disposizione dei principali acquirenti di motori un sito web dedicato, dove vengono presentate le realtà nazionali che operano in conformità con il Regolamento Europeo. Per i costruttori rappresenta una vetrina certificata in più dove presentare i propri prodotti; per i potenziali acquirenti un luogo per meglio orientarsi nel mercato confrontando le caratteristiche e l’efficienza dei prodotti in commercio”.

Testo redatto su fonte Federazione ANIE dell’1 aprile 2014

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L’ENEA ha sviluppato un sistema brevettato per la diagnosi dello stato di combustione all’interno di combustori. La metodologia diagnostica ODC (Optical Diagnostics of Combustion) è basata sull’analisi delle emissioni ottiche di una fiamma e permette di individuare anomalie funzionali sia di tipo fluidodinamico che termoacustico, in quanto riesce a individuare, attraverso l’analisi del segnale acquisito, i fenomeni precursori di questi eventi, consentendo in tal modo un tempestivo intervento sul processo al fine di ripristinare condizioni di combustione stabile. Il sistema ODC pertanto permette di:
– analizzare e ottenere una maggiore comprensione del processo di combustione;
– risolvere le problematiche di instabilità aumentandola sicurezza dell’impianto;
– aumentare il rendimento dell’impianto, incrementando grandemente la flessibilità di esercizio.

Il sistema ODC, in quanto sistema di diagnostica, monitoraggio e possibile supporto al controllo della combustione, può trovare applicazione commerciale in tutti quei settori basati su processi di combustione, che hanno la necessità di dotare i loro impianti di nuove tecnologie finalizzate ad una riduzione dei costi e dei rischi di esercizio e ad un miglioramento delle prestazioni, quindi in particolare:
– nella produzione di energia;
– nella termovalorizzazione dei rifiuti solidi urbani;
– nella propulsione aeronautica e spaziale; in tutti quei settori industriali (siderurgia, cemento, vetro, ecc.) ove una combustione stabile e controllata rappresenta un indiscutibile valore aggiunto.

Un ulteriore segmento di interesse è quello della ricerca, in cui rientrano tutti quei soggetti pubblici o privati che svolgono attività di ricerca nel settore della combustione e che possono essere interessati al prodotto in quanto “strumento” per la comprensione dei meccanismi cinetici e termo-fluidodinamici con livelli di analisi superiori rispetto ai sistemi attualmente disponibili sul mercato.

Testo redatto su fonte ENEA del 24 marzo 2014
Image credit: CNR/IENI

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L’ENEA è uno dei partner del progetto europeo NxtHPG (Next Heat Pump Generation working with natural fluids) che mira alla realizzazione di nuovi prototipi di pompe di calore che utilizzano fluidi refrigeranti naturali per un minor impatto ambientale. I partner di questo progetto sono costituiti da università, centri di ricerca, ma anche aziende leader nel settore delle pompe di calore di diversi paesi europei. Il progetto mira allo sviluppo di un sistema sicuro, affidabile e ad alta efficienza basato sull’utilizzo di pompe di calore a propano e CO2. Per discutere delle varie fasi riguardanti la progettazione e la realizzazione di cinque nuovi prototipi di pompe di calore si è recentemente tenuto il meeting annuale del progetto presso il Centro Ricerche ENEA della Casaccia.

L’ENEA è stata direttamente coinvolta nella progettazione e realizzazione dei due prototipi a CO2, il primo da 30 kW per la produzione di acqua calda sanitaria ed il secondo da 50 kW pensato per il riscaldamento degli ambienti in sostituzione delle tradizionali caldaie a gas, abbinate ad impianti esistenti del tipo a radiatori. L’intera campagna sperimentale dei due prototipi a CO2 si svolgerà all’interno del nuovo calorimetro realizzato dall’ENEA, appena inaugurato presso il Centro Ricerche della Casaccia, che ha dimensioni interne tali da consentire test di pompe di calore di potenza termica prossima a 50 kW. Tali prove sono in grado di certificare il COP (Coefficient Of Performance) delle pompe di calore aria–acqua simulando una temperatura dell’ambiente esterno compresa tra -15°C e +35°C, in accordo alle norme UNI EN 14511:2011 ed UNI EN 14825:2013.

Testo redatto su fonte ENEA del 5 marzo 2014
Per approfondimenti: www.nxthpg.eu
Image credit: EHPA

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Presentare uno spaccato degli studi e delle ricerche svolte da RSE (Ricerca sul Sistema Energetico) sulla mobilità elettrica e definire un quadro di sintesi dei punti di forza di questa tecnologia e del suo inserimento nel sistema elettrico. Con questi presupposti è stata data alle stampe l’ultima monografia della collana RSEView E… muoviti! Mobilità elettrica a sistema, presentata il 17 febbraio a Bari durante il workshop: La mobilità elettrica: un’opportunità per una città sostenibile, organizzato dal Politecnico di Bari.

Il volume ha come argomento una tecnologia che sta progressivamente aumentando il suo impatto e i suoi effetti sulle città italiane e soprattutto sui sistemi elettrici. E proprio le modalità più adeguate per l’inserimento nel sistema elettrico italiano, i modelli di business per l’ingresso delle utility nel mercato della mobilita – che potrebbe rappresentarne un reale volano – le ricadute tecniche, ambientali ed economiche, sono alcuni degli argomenti trattati dalla monografia curata da Giuseppe Mauri del dipartimento “Sviluppo dei sistemi energetici” di RSE.
Lo scenario analizzato nella monografia di RSE – edita da Editrice Alkes – considera al 2030 un’elevata diffusione di veicoli elettrici con 10 milioni di veicoli in tutta Italia concentrata per il 50 per cento nelle grandi città. L’analisi valuta l’aumento annuale dei consumi di energia elettrica dovuto alla mobilita come inferiore al 5%, con una riduzione delle importazioni di energia primaria pari a circa 1,8 miliardi di euro e un miglior sfruttamento delle fonti di energia rinnovabile non programmabili.

Nella parte conclusiva della monografia sono presentate le vie che dovranno essere percorse per alimentare la diffusione del veicolo elettrico e per capitalizzare, in termini economici e ambientali, i vantaggi che questa comporta. In particolare sono considerati aspetti tecnico-normativi, le facilitazioni funzionali e dei sistemi di ricarica. Le previsioni indicano una tendenza di miglioramento delle prestazioni che porteranno entro il 2020 il prezzo di una piccola utilitaria elettrica – con batteria di circa 20 kWh e autonomia reale di circa 150 km – ad eguagliare quello di un modello omologo con motore a combustione interna.
Recentemente RSE ha sviluppato una collaborazione con Quattroruote – importante rivista del settore automobilistico – per creare un osservatorio diretto e competente sullo sviluppo di mercato del veicolo elettrico e per sviluppare gli scenari di previsione dell’impatto che la e-mobility avrà sul sistema elettrico.

Testo redatto su fonte Ricerca sul Sistema Energetico – RSE S.p.A. del 17 febbraio 2014

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Il sistema industriale italiano sta reagendo alla crisi con una sostanziale tenuta dell’export, che compensa parzialmente la caduta della domanda interna. Ciò avviene grazie a delle eccellenze che l’Italia può vantare in settori cosiddetti maturi, tra cui la meccanica strumentale. In questo campo, sono numerosi gli esempi di aziende che operano in nicchie ad elevata specializzazione, coniugando la flessibilità tipica delle dimensioni medio-piccole con l’eccellenza tecnologica ed elevate capacità progettuali. In tutti questi casi, la strategia competitiva è basata su miglioramento della qualità dei prodotti, aumento della produttività e riduzione dei tempi di risposta.

Nel convegno “Il futuro della subfornitura laser per taglio e saldatura” a Vicenza, esperti provenienti da varie aziende europee hanno illustrato l’utilizzo nelle lavorazioni meccaniche di nuove sorgenti laser in fibra e a disco, che presentano vantaggi di minor consumo energetico, facilità d’uso e ridotte necessità di manutenzione rispetto alle sorgenti tradizionali a CO2. In particolare, la società olandese 247TaylorSteel ha presentato delle metodologie innovative di organizzazione della produzione che, attraverso particolari software CAD e CAM, consentono di ridurre significativamente i tempi di risposta aziendali in caso di lavorazioni particolarmente complesse. Organizzato presso il Centro Produttività Veneto, il workshop è stato un esempio di attività di diffusione tecnologica nell’ambito della rete comunitaria Enterprise Europe Network, finalizzata alla promozione della circolazione delle tecnologie in Europa.
Il personale dell’Unità Tecnica di Trasferimento Tecnologico dell’ENEA fornirà assistenza alle aziende italiane che intendano introdurre le tecnologie illustrate nel convegno, anche avvalendosi delle competenze di modellazione di fasci laser e di ingegneria inversa presenti in altre Unità Tecniche.

L’ENEA opera da anni nel sostegno ai processi di innovazione nelle PMI attraverso la partecipazione a reti europee per la diffusione della tecnologia e il trasferimento tecnologico. Attività tipiche sono foresight tecnologico per l’individuazione delle traiettorie di sviluppo di settori ad alta tecnologia, visite e audit aziendali per l’individuazione delle necessità tecnologiche, ricerca di tecnologie e di partner tecnologici attraverso una vasta rete di collaborazioni in Italia e in Europa.

Testo redatto su fonte ENEA del 4 febbraio 2014
Image credit: Fraunhofer Institute for Laser Technology (ILT)

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