L’abbattimento dei costi legati alle tecnologie energetiche green è un obiettivo di primaria importanza, in quanto contribuisce ad accelerare in modo rilevante il processo di transizione energetica. Tuttavia, l’individuazione della migliore soluzione per abbinare bassi costi ed efficienza è un processo lungo e complesso, in cui vanno considerati anche i vincoli legati alla tecnologia, alla disponibilità delle materie prime e all’impatto ambientale.
Per cercare di analizzare in modo rapido e agile tutti questi aspetti, l’Enea realizzerà un laboratorio virtuale avanzato che sfrutterà le potenzialità del supercalcolo e dell’intelligenza artificiale con l’obiettivo di contribuire ad accelerare il processo di analisi dei dati sperimentali necessari a identificare i materiali e le soluzioni tecnologiche migliori per l’applicazione negli impianti di energia rinnovabile. I risultati che si vogliono ottenere sono, in particolare, la riduzione del numero di esperimenti e l’ottimizzazione dei tempi della ricerca.
L’iniziativa dell’ENEA rientra nel quadro del progetto europeo IEMAP (Italian Energy Materials Acceleration Platform), che può contare su un finanziamento di 4,5 milioni di euro da parte del MiTE nell’ambito dell’iniziativa di cooperazione internazionale Mission Innovation. Il laboratorio farà parte del nuovo Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing, proposto dall’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), che riunisce oltre cinquanta membri provenienti dal mondo della ricerca scientifica e dell’industria italiane.
Il nuovo laboratorio, frutto della collaborazione tra ENEA, Cnr, Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) e RSE, sarà formato da quattro componenti fondamentali: un’infrastruttura computazionale basata sul supercomputer di ENEA CRESCO6 (situato nel Centro Ricerche di Portici) e tre infrastrutture sperimentali dedicate a batterie, elettrolizzatori per la produzione di idrogeno verde e fotovoltaico.
Il cuore di tutto il laboratorio sui materiali avanzati sarà costituito da un database e da un workflow che gestirà in modo efficiente tutti i diversi servizi. A guidare questo database saranno l’Intelligenza Artificiale e diverse tecnologie per la gestione dei Big Data, che avranno come compito quello di ottimizzare la progettazione dei nuovi materiali.
Più nello specifico, per quanto riguarda le batterie, le linee di attività riguarderanno i nuovi materiali per gli elettrodi (catodo e anodo) e per gli elettroliti. Le ricerche punteranno a incrementare la densità di energia, a migliorare la sicurezza, a ridurre il costo delle batterie e ad allungarne la durata. Oltre a questo, i ricercatori svilupperanno inchiostri per la produzione degli elettrodi mediante stampa rotocalco e un processo di recupero sostenibile di materiali dalle batterie a fine vita.
Sul fronte degli elettrolizzatori, il team di ricercatori dell’Enea studierà i materiali sia per i dispositivi a bassa temperatura (<100°C) sia per quelli ad alta temperatura (600-900°C). Nel caso del fotovoltaico il focus sarà invece lo sviluppo di celle solari innovative a film sottile di perovskite e la messa a punto di metodologie e tecniche sostenibili di recupero di materiali da pannelli fotovoltaici a fine vita. A queste attività si aggiungerà, infine, la realizzazione di sistemi ibridi e integrati fotovoltaico-accumulo per la gestione dell’intermittenza della fonte solare.
