Revista >> Noiembrie 2020 [Nr. 229] >> Cover Story

Hidrogenul la ICSI Rm. Vâlcea - vector energetic al României

Dr. mat. Elena Carcadea, dr. fiz. Mihai Varlam – ICSI Rm. Valcea

25 Noiembrie 2020

„Hidrogenul va juca un rol pivotal într-un viitor sistem energetic decarbonizat”
Tranziția către economia bazată pe hidrogen a început, iar România are potențialul și capacitatea științifică de a oferi o contribuție originală în acest domeniu multidisciplinar. Aflat în avangarda dezvoltării tehnologiilor energetice bazate pe hidrogen, Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Criogenice şi Izotopice - ICSI Rm. Vâlcea se bazează pe argumente solide – istorie și tradiție prodigioase, infrastructură de top, resurse umane performante, viziune și strategie pe termen lung – în misiunea asumată de a deveni un driver energetic național. Recent câștigat, proiectul POC „De la Nano la Macro în Energetica Hidrogenului - Extindere Centru Național de Hidrogen și Pile de Combustibil - HyRo 2.0”, va marca, prin construirea unei infrastructuri de ultimă generație, un nou pas evolutiv pe acest drum, oferind institutului posibilitatea de a-și lărgi orizontul în cercetare-dezvoltare-inovare. La scară extinsă miza este de a dezvolta local o industrie a hidrogenului și de a transforma țara noastră într-un actor competitiv în domeniul energiei.

România a fost „binecuvântată” cu un mix de resurse de combustibili fosili variat, dar din păcate situația nu mai este actuală, atât din punct de vedere cantitativ, cât și al impactului asupra nivelului de emisii. Acesta este momentul în care știința poate „elibera” unele dintre cele mai imposibile provocări, iar energetica hidrogenului poate „umple golul” în tranziția către o nouă structură energetică. Provocarea este evidentă și fascinantă: furnizarea unei cantități abundente de energie „curată”, consumând cât mai puține resurse și găsind soluții adecvate pentru fiecare zonă geografică specifică.

Tranziția către economia bazată pe hidrogen ar putea dura mai multe decenii, astfel că România trebuie să devină un participant activ la acest proces. Costul neimplicării în această problemă energetică ar putea să depășească cu mult costurile investițiilor ce trebuie realizate în cercetarea și dezvoltarea acestor noi tehnologii.

România are potențialul și capabilitatea științifică de a oferi o contribuție originală în acest domeniu multidisciplinar. Pentru prima dată, un singur vector energetic, hidrogenul, poate fi utilizat și transferat între piețele de energie tradiționale care sunt în mod uzual distincte și separate prin cerințele pentru diferiți combustibili sau tipuri de sisteme. Hidrogenul permite dezvoltarea traiectoriilor tehnologice „power-to-X”, capabilitățile de conversie în diverse forme de energie finală (putere, căldură, combustibil pentru transport) putând fi utilizate pentru a uni diferitele subsisteme ale sistemului energetic existent. Dată fiind dinamica abruptă a avansurilor tehnologice în domeniu, apare vitală dezvoltarea unui portofoliu robust comprehensiv de cercetare – dezvoltare – inovare (CDI) la nivel național, ce echilibrează obiectivele pe termen scurt și necesitățile și sustenabilitățile pe termen lung.

Rolul hidrogenului în viitorul energetic
Hidrogenul este un „vector” energetic flexibil cu aplicații potențiale între diversele sectoare energetice. Este unul dintre singurii transportatori de energie lipsit de emisii, împreună cu electricitatea. Poate fi produs din diferite surse primare și secundare de energie, depinzând de disponibilitatea regională. Hidrogenul generat din electricitate poate fi cu ușurință stocat în cantități mari pe perioade lungi de timp și re-transformat în electicitate („power-to-power”), cu o eficiență de aproximativ 70% relativ la cantitatea inițială de electricitate. Poate fi, în plus, amestecat în rețeaua de gaz natural, convertit în metan sintetic („power-to-gas”) sau furnizat ca și combustibil pentru sectorul transporturilor pentru autovehicule FCEV („power-to-fuel”). În acest fel, hidrogenul deschide multiple oportunități de a integra energia regenerabilă în sistemul energetic, compensând astfel „pierderea” de flexibilitate rezultată din eliminarea combustibililor fosili.

ICSI Rm. Vâlcea – promotor al tehnologiilor bazate pe hidrogen
Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Criogenice și Izotopice - ICSI Rm. Vâlcea își propune prin ICSI Energy, fostul Centru Național pentru Hidrogen și Pile de Combustibil (CNHPC), o strategie ce are drept scop dezvoltarea și concentrarea activităților privind tehnologiile de producere a hidrogenului, dezvoltarea sistemelor energetice pe bază de pile de combustibil pentru obținerea energiei electrice și termice, dezvoltarea de aplicații mobile și staționare, dezvoltarea potențialului științific, atât prin creșterea nivelului de dotare cu aparatură performantă a laboratoarelor, cât și prin dezvoltarea nivelului de specializare a resurselor umane, dezvoltarea de noi domenii de cercetare în domeniul pilelor de combustibil.

Misiunea declarată a acestei facilități de cercetare este de a implementa, dezvolta și disemina în România tehnologiile energetice bazate pe hidrogen și de a constitui legătura cu organismele similare din alte țări europene. În momentul de față, ICSI Energy reprezintă un corp unitar bazat pe facilități instrumentale și un colectiv de specialiști cu deja 15 ani de experiență în domeniu, ce derulează activități de cercetare-dezvoltare-inovare în cadrul acestor topici extrem de provocatoare. În acest fel, pornind de la posibilităţile de integrare a surselor de energie regenerabile, ne-am extins aria de investigare către dezvoltarea de noi sisteme sustenabile de producere de energie. Pornind de la studii punctuale ce privesc producerea de pile de combustibil, dezvoltarea și implementarea de noi materiale pentru optimizarea performanțelor funcționale și până la o gamă largă de aplicații, atât în domeniul automotiv cât și staționar, grupul de cercetare al ICSI Energy caută să se perfecționeze continuu.

ICSI Rm. Vâlcea a fost în ultimii ani în continuă schimbare și definire a zonelor de acțiune și de competență. O nouă etapă de dezvoltare, ce implică realizarea unei noi facilități de cercetare, se derulează în prezent, extinderea constând în alipirea unui corp nou, care va găzdui 6 laboratoare și birouri. Proiectul intitulat „De la Nano la Macro în Energetica Hidrogenului - Extindere Centru Național de Hidrogen și Pile de Combustibil - HyRo 2.0”, cod SMIS 127318, contract 308/06.07.2020, este cofinanțat din Fondul European de Dezvoltare Regională prin Programul Operațional Competitivitate 2014-2020, în cadrul Axei prioritare 1, Acțiunea 1.1.1. Mari infrastructuri de CD. HyRo2.0 va extinde infrastructura de CDI în domeniu și va pune la dispoziție echipamente în cele două arii ale cercetării energeticii hidrogenului: zona nano, cu echipamente de investigare și realizare de materiale și arhitecturi novatoare, și zona de testare și validare demonstrativă, în care sunt gândite a fi definite condițiile pentru realizarea de aplicații automotive și staționare.

Proiectul are două obiective semnificative:
I. Să se focalizeze pe validarea și demonstrarea performanțelor tehnologiilor din energetica hidrogenului, pe reducerea costurilor și identificarea celor mai adecvate aplicații pentru aceste tehnologii.
II. Să dezvolte cadrul de relații de cooperare ce vor permite penetrarea acestor tehnologii pe piață.