National R&D Institute for Cryogenics and Isotopic Technologies – ICIT Rm Valcea

1. CENTRUL NATIONAL PENTRU HIDROGEN SI PILE DE COMBUSTIBIL- UN PAS IN DINAMIZAREA ECONOMIEI BAZATE PE HIDROGEN PRIN CERCETARE National R&D Institute for Cryogenics and Isotopic Technologies – ICIT Rm Valcea H2 Conferinta "Diaspora in cercetareastiintificasiinvatamantul superior din Romania" Workshop Exploratoriu "Provocaristiintifice ale energiei de maine" Bucuresti, 21-24 septembrie 2010

2. H2 CUPRINS CNHPC - CONTEXT NATIONAL SI INTERNATIONALPRIVIND ENERGETICA HIDROGENULUI PERSPECTIVELE PE TERMEN SCURT SI MEDIU ALE CNHPC POSIBILITATI DE COLABORARE CONCLUZII

3. De ce Hidrogenul ? H2 Toate studiile prospective realizate confirma cu o probabilitate mare ca epoca economiei bazate de carbon este aproape de final, in timp ce o economie de energie bazata pe hidrogen ar putea rezolva ingrijorarile crescande legate de aprovizionarea cu energie. • Motivele pentru care a crescut interesul pentru hidrogen sunt usor de inteles: • Fiind combustibil curat "prin excelenta", acesta ar putea juca un rol-cheie in indeplinirea angajamentelor asumate in temeiul Protocolului de la Kyoto; • Poate fi folosit ca mediu de stocare a energiei, oferind astfel un raspuns la problema suparatoare reprezentata de intermitenta celor mai multe surse de energie regenerabila; • Daca este produs din surse de energie locale, devine un suport adecvat in sprijinirea tarilor care au ca obiectiv mentinerea unui nivel corespunzator de energie.

4. H2 surse Conversie & distributie Utilizatori Combustibili fosili Consumatori electrici Energie electrica Pile combustibil – conversie locala electricitate Nuclear Hidrogen Combustibili pentru transporturi Combustibili pentru uz casnic Solar & Regenerabile Combustibili industriali Chimicale ENERGETICA HIDROGENULUI SI SURSELE DE ENERGII REGENERABILE AFERENTE Virtual, orice sursa primara de energie poate fi transformata în hidrogendeschizand astfel posibilitatea ca acesta sa devina un combustibil universal.

5. TRANZITIA CATRE O ECONOMIE ENERGETICA BAZATA PE HIDROGEN H2 Optimizarea securitatii privind furnizarea energiei Crearea unei noi oportunitati pentru sistemul energetic Reducerea gazelor cu efect de sera Asa zisa "economie bazata pe hidrogen" este de fapt un proiect pe termen lung, care poate fi definit ca un efort de schimbare aunui sistem energetic existent cu altul care se bazeaza pe capabilitatea hidrogenului ca si purtator de energiecombinata cu eficienta pilelor de combustibil ca si dispozitive de conversie a energiei chimice in energie electrica si caldura. Planuri de actiune, initiative tehnologice si strategii de urmat au fost declansate pentru a stabili conditiile stiintifice si tehnologice necesare pentru tranzitia catreeconomia hidrogenului.

6. CNHPC - CONTEXT NATIONAL SI INTERNATIONAL H2 • O serie de centre de cercetare-dezvoltare care au drept obiectiv atat dezvoltarea de cercetari tehnologice cat si testarea si validarea tehnologiilor si echipamentelor din domeniul hidrogenului exista in intreaga lume (SUA, Japonia, Germania, Franta, Olanda, Spania sau Anglia. Aceste centre si-au definit deja o strategie de dezvoltare si accelerare a activitatilor de cercetare-dezvoltare in domeniul tehnologiilor hidrogenului, definindu-le intr-un cadru institutional de tip competitional dar coordonat la scara nationala.

7. CNHPC - CONTEXT NATIONAL SI INTERNATIONAL H2 • Programele centrelor includ elemente cheie care trebuiesc abordatein vederea dezvoltarii sistemelor pentru producerea energiei pe baza de hidrogen, printre care: • Producerea si livrarea hidrogenului folosind diferite surse • Stocarea hidrogenului • Conversia hidrogenului in energie cu ajutorul pilelor de combustibil • Dezvoltarea de aplicatii comerciale, incurajarea si stabilirea de parteneriate si activitati de training si informare • Efectuarea de demonstratii pentru a asigura feedback-ul la programele de cercetare, masurarea progresului tehnologic si integrarea solutiilor.

8. CNHPC - CONTEXT NATIONAL SI INTERNATIONAL H2 Uniunea Europeana si-a propus o crestere a nivelului de integrare a activitatilor de cercetare-dezvoltare in acest domeniu, in anul 2006,prin crearea unui concept JTI-Joint Technology Initiative (Initiativa Tehnologica Comuna) ca entitate legala propusa in vederea realizarii unui nou tip de parteneriat public-privat in domeniul relevant de cercetare-dezvoltare la nivel european. Oficial lansata in octombrie 2008, Initiativa Tehnologica Comuna pentru Hidrogen si Pile de Combustibil are un buget predefinit suficient pentru o perioada de timp de 6 ani si a fost creat cu intentia de a reduce seminificativ timpul necesar atingerii fazei comerciale. Centru National pentru Hidrogen si Pile de Combustibil este membru cu drepturi depline in 'Research Group of Joint Technology Initiative – Joint Undertaking on Hydrogen and Fuel Cells'. Calitatea de membru accorda drepturi depline pentru participarea la luarea deciziilor in activitatea de definire a strategiilor Europene dar si participarea la apelurile ce vor fi lansate in cadrul acestui JTI.

9. H2 MISIUNEA DECLARATA A CNHPC • aprofundarea cunoasterii stiintifice a proceselor fizice si chimice ce vizeaza tehnologia hidrogenului si a pilelor de combustibil • oferirea unei platforme pentru dezvoltarea de parteneriate tehnologice în acest domeniu de energie, combinand tehnologia si expertiza existente in cadrul Centrului. “punand cercetarea in slujba societatii energetice a viitorului” DEZIDERATE • Promovarea excelentei in cercetarea fundamentala si aplicativa • Asigurarea suportului pentru dezvoltare de tehnologii si modele aplicative • Consiliere si sprijin in luarea deciziilor si in desfasurarea activitatilor autoritatilor in privinta energiilor regenerabile in general si a tehnlogiilor hidrogenului in special • Sprijin in activitatile de educare a studentilor si a tinerilor cercetarori • Promovarea si dezvoltarea cooperarii la nivel national si international

10. Directii de Cercetare H2 Producere de Hidrogen Pile de Combustibil – Proiectare, Testare, Validare Aplicatii bazate pe pile de combustibil Grupul de lucru al Centrului va oferi suport tehnic pentu realizarea de produse sau proiecte pentru integrarea sistemelor bazate pe pile de combustibil de tip PEM, reducand riscurile legate de comercializarea acestei tehnologii. Investigarea, dezvoltarea si implementarea tehnologiilor de producere a hidrogenului ultra pur la un cost scazut din diverse surse, prioritare fiind sursele regenerabile. Accentul este pus pe faza de testare si validare tehnologica, o gama larga de instrumente de caracterizare si facilitati de testare fiind operationale la fata locului Centrul National pentru Hidrogen are experienta, expertiza si facilitatile si instrumentatia necesara pentru a avea un rol esential in dezvoltarea oricarui aspect al asa-numitei economii bazate pe hidrogen.

11. H2 REZULTATE PRECONIZATE PANA IN 2020 • Obtinerea de informatii definitorii privind mecanismul de oxidare catalitica, de reducere a oxigenului si de transport protonic prin membranele polimerice prin derularea de cercetari fundamentale si exploratorii, interdisciplinare • Elaborarea de modele de simulare capabile a furniza datele de proiectare pentru procesoare de hidrogen si ansambluri de pile de combustibil • Obtinerea primelor sisteme portabile de pile de combustibil pentru necesitati de back-up, in vederea realizarii unui sistem integrat competitiv din punct de vedere al costurilor si caracteristicilor cu sistemele conventionale existente (generatoare diesel). • Realizarea unui sistem demonstrativ de generare energetica utilizand pile de combustibil cuplate intr-o retea similara cu retelele informatice tip Internet • Dezvoltarea de sisteme demonstrative de statii de putere bazate pe utilizarea ca si transportator si stocator de energie si pe energii regenerabile ca si sursa primara. • Elaborarea, la nivel de sistem experimental a unei tehnologii de producere a hidrogenului pe baza procesarii biomasei si a reactiilor termochimice

12. H2 REZULTATE PRECONIZATE PANA IN 2020 (2) • Imbunatatirea caracteristicilor si optimizarea “RoHy- mobil” ca si aplicatie mobila a tehnologiilor bazate pe pilele de combustibil. • Optimizarea in sensul scaderii costurilor de productie si a fiabilitatii pentru statiile de producere a hidrogenului prin reformare catalitica a metanului si implementarea unei noi solutii tehnologice de purificare prin permeatie. • Realizarea de statii de putere concept RoHy, utilizand hidrogenul produs dintr-un reformer catalitic si amplasarea lor in scop demonstrativ in zone greu accesibile din punct de vedere a utilitatilor energetice • Utilizarea surselor de energie termica din centralele termice ca si cogenerare pentru producerea hidrogenului prin procese hibride • Abordarea si obtinerea de modele experimentale privind sistemele de producere electrochimica a hidrogenului • Elaborarea de coduri si proceduri de lucru pentru implementarea statiilor de putere cu pile de combustibil de puteri medii si mari • Dezvoltarea in cadrul Centrului a unei aplicatii demonstrative –aplicativ de statie de putere de 1-2 Mw bazata pe hidrogenului provenit din surse zonale.

13. H2 Ianuarie 2009 Iulie 2009 EVOLUTIA CNHPC Martie 2009 Iunie 2009 Mai 2009

14. H2 Laborator de electrochimie si analiza structurala • DIRECTII DE CERCETARE: • - Realizarea de membrane schimbatore de protoni in conceptie proprie; studii privind performantele membranelor; • - Realizarea de catalizatori aferenti membranelor, cu toleranta sporita la otravire; • - Realizarea de catalizatori aferenti diferitelor procese de obtinere a hidrogenului ultrapur din gaz metan, biogaz, disociere termochimica a apei, procese industriale; • - Studii de materiale utilizate in electroliza apei cu membrane schimbatoare de protoni • - Studii de materiale folosite in instalatiile de descompunere termochimica a apei; • - Studii de material pentru membrane permselective specifice gazelor din domeniu pilelor de combustibil; • - Studii privind realizarea de celule fotovoltaice cu straturi semiconductoare subtiri si pe suport flexibil; • - Realizarea de structuri semiconductoare performante utilizate in celulele fotolizoare; • - Studiul materialelor de stocare a hidrogenului; • - Studiul materialelor pentru realizarea placilor bipolare ale pilelor de combustibil.

15. H2 Laborator tehnologii de producere a hidrogenului • DIRECTII DE CERCETARE: • -Instalatii de producere a hidrogenului prin reformarea catalitica a gazului metan, instalatii de tip Reformer Membrana; • Producerea hidrogenului in electrolizoare cu membrana PEM de mica si medie capacitate; • Instalatie pilot de producere a hidrogenului prin disocierea termochimica a apei utilizind diferite variante de surse energetice. • Realizarea de ansambluri performante de celule fotolizoare pentru generarea de hidrogen.

16. Laborator tehnologic pile de combustibil • DIRECTII DE CERCETARE: • - Realizarea de pile si ansambluri de pile de combustibil in diferite variante constructive pentru temperaturi joase si inalte ; • Studiul comportarii pilelor de combustibil in regimuri tranzitorii de functionare, cicluri repetate de pornire oprire. • Studii privind comportarea pilelor in cazul pornirii la temperaturi joase; • Imbunatatirea performantelor functionale ale pilelor in cazul alimentarii cu amestecuri de gaze cu concentartii diferite de gaze toxice atit pe intrarea anodica cat si pe intrarea catodica si care simuleaza conditiile reale de functionare a acestora. • Optimizarea parametrilor functionali de generare a energiei electrice la variatii de sarcina.

17. Grup sisteme integrate de putere bazate pe hidrogen • DIRECTII DE CERCETARE: • - Sistem energetic complex utilizind turbine eoliene si panouri fotovoltaice cu • stocarea surplusului energetic pe stocatoare de hidrogen ; • - Sistem complex de cogenerare energie termica pe baza de pile de combustibil si panouri fotovoltaice optimizate; • - Stand de testare pentru ansambluri de pile de combustibil ; • - Turbine eoliene cu ax vertical cu lagare cu sustentatie magnetica ; • - Realizarea de sisteme de control multivariabil de tip rigid pentru ansambluri de pile de combustibil de diferite nivele de putere ; • - Elaborarea unui pachet de programe de configurare si dimensionare a sistemelor integrate energetice; • - Aplicatii mobile si stationare ale pilelor de combustibil de tip PEM.

18. Grup de modelare matematica a proceselor • DIRECTII DE CERCETARE: • - Fundamentarea teoretica a cercetarilor prin modelare si simulare: • Modelarea proceselor fizice , electrochimice si termodinamice dintr-o pila de combustibil in vederea optimizarii parametrilor functionali pentru obtinerea diverselor configutatii constructive ale ansamblurilor de pile de combustibil. • Modelarea proceselor fizico-chimice din instalatiile de procesare a hidrogenului activitate corelata cu proiectarea sistemelor de automatizare si control a acestora. • Modelarea sistemelor integrate energetice in vedere optimizarii randamentului energetic.

19. Plan de actiune pe termen scurt si mediu

20. Cooperare posibila sau “ce poate CNHPC sa ofere” H2 • Un partener puternic si de incredere • Capabilitati si experienta in ceea ce priveste: - operarea unor facilitati tehnologice si demonstrative; - instrumentatia de laborator pentru caracterizarea suprafetelor catalizatorilor utilizati la pilele de combustibil; - statiile de testare a pilelor de combustibil; - echipamentul de determinare a permeabilitatii pentru diferite gaze. • O retea de colaboratori din mediul de cercetare si din cel al agentilor economici. • Parteneriate la nivel nationala prin crearea unui Grup de Initiativa in Cercetarea Hidrogenului, dar si la nivel international.

21. CONCLUZII H2 • Centrul National pentru Hidrogen si Pile de Combustibil se doreste a reprezenta un pol al cercetarilor si dezvoltarilor tehnologice in domeniul hidrogenului, nu numai in sensul derularii de programe pe care le va implementa prin echipa sa de cercetare dar si prin multitudinea de servicii si facilitati pe care le ofera altor organizatii nationale care sunt interesate in domeniu. • Existain cadrul Centrului un numar de echipamente de testare si validare tehnologica a tehnologiilor si echipamentelor bazate pe pile de combustibil care au fost achizitionate in ideea de a crea o facilitate la nivel national si a polariza necesitatile de cercetare si dezvoltare a mai multor organizatii de cercetare.

22. H2 CONCLUZII • Un parteneriat solid public-privat ar trebui incurajat, in vederea gasirii unor modalitati de colaborare pentru dezvoltarea si utilizarea energiei pe baza de hidrogen • Tranzitia catre economia bazata pe hidrogen a inceput si ar putea dura mai multe decenii, proces la care si Romania trebuie sa devina un participant activ • Guvernele trebuie sa implementeze si sa sustina politici coerente de energie care stabilesc ca si prioritare hidrogenul – lucrul care trebuie sa fie valabil si pentru Romania

23. H2 RO MA NIA VA MULTUMESC PENTRU ATENTIE ! Ramnicu Valcea INC-DTCI - ICSI RM. VALCEA Centrul National pentru Hidrogen si Pile de Combustibil