Sistemi Energetici Innovativi e Tecnologie per l’Idrogeno

Le attività di ricerca nell’ambito dei Sistemi Energetici Innovativi e delle Tecnologie per l’Idrogeno riguardano principalmente la simulazione e sperimentazione di sistemi innovativi per la produzione energetica e per la produzione/conversione di idrogeno, quali le celle a combustibile. Gli strumenti di simulazione originali consentono l’analisi di progetto, fuori progetto e lo studio della dinamica e delle strategie di controllo ottimali. Le applicazioni spaziano da distretti energetici poligenerativi alla generazione stazionaria di potenza, fino ai trasporti, in particolare nei settori aeronautico e navale.
I principali temi studiati includono:

  • Flessibilizzazione e ottimizzazione di impianti con turbine a gas e cicli combinati;
  • Sistemi di accumulo energetico basati su idrogeno e suoi carrier, come l’ammoniaca;
  • Flessibilizzazione di tecnologie esistenti tramite l’uso di combustibili alternativi
  • Sistemi integrati con celle a combustibile (PEMFC) e sistemi ibridi con celle ad alta temperatura (SOFC);
  • Cicli innovativi chiusi, comprese pompe di calore ad alta temperatura e cicli supercritici a CO₂;
  • Sistemi per la separazione e valorizzazione della CO₂;
  • Sviluppo di sistemi cyberphysical per l’emulazione hardware-in-the-loop di impianti complessi (sistemi ibridi con celle a combustibile, cicli combinati);
  • Soluzioni di energy harvesting basate su turbine non convenzionali, come le turbine Tesla;
  • Tecnologie per l’accumulo termico (calore sensibile, materiali a cambiamento di fase) e batterie Carnot;
  • Dispositivi per la conversione dell’energia marina, in particolare quella ondosa (tecnologia Seaspoon).
  • Sistemi digitali innovativi per l’identificazione di anomalie di funzionamento di turbomacchine ed impianti, ad esempio il pompaggio del compressore (tecnologia Compressore Doctor)

Tra le risorse software originali sviluppate nel dipartimento sono inclusi:

  • TRANSEO: piattaforma Matlab per la simulazione dinamica di sistemi energetici e il loro controllo;
  • HELM (Helper for Energy Layouts in Maritime applications): strumento per l’analisi comparativa di configurazioni energetiche navali;
  • WTEMP (Web ThermoEconomic Modular Program): ambiente web modulare per l’analisi termoeconomica e la progettazione di sistemi innovativi.

Laboratori coinvolti
I laboratori coinvolti nelle attività sopra descritte sono quelli afferenti al Thermochemical Power Group (TPG) (https://tpg.unige.eu/) e sottoelencati:

  • Innovative Energy Systems (IES) - u.o. Innovative Closed Cycles - Pump Heat (RADRL Prof. Alberto Traverso)
  • Innovative Energy Systems (IES) - u.o. Bio Hypp e RR-SOFC (RADRL Prof. Mario Luigi Ferrari)
  • Innovative Energy Systems (IES) - u.o. Envision (RADRL Prof.ssa Loredana Magistri)
  • Innovative Energy Systems (IES) - u.o. HI-SEA, Idrogeno e Fuel Cells (RADRL Prof.ssa Loredana Magistri)
  • Thermochemical Power Group and Rolls-Royce UTC laboratory (RADRL Prof.ssa Loredana Magistri)
     

Pubblicazioni

  • Clean energy production by PEM fuel cells on tourist ships: A time-dependent analysis Rivarolo, M., Rattazzi, D., Lamberti, T., Magistri, L. International Journal of Hydrogen Energy, 2020, 45(47), pp. 25747–25757
  • Investigation of an Ammonia-Fueled SOFC-mGT Hybrid System: Performances Analysis and Comparison With Natural Gas-Based System Anfosso, C., Crosa, S., Iester, F., Bellotti, D., Magistri, L. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 2025, 147(5), 051002
  • Dynamics and control of a turbocharged solid oxide fuel cell system Mantelli, L., Ferrari, M.L., Traverso, A. Applied Thermal Ingineering, 2021, 191, 116862
  • Dynamics and control implementation of a supercritical CO2 recuperated cycle Maccarini, S., Tucker, S., Mantelli, L., Barberis, S., Traverso, A. Applied Thermal Engineering, 2025, 263, 125237
  • Integration of a flue gas condensing heat pump within a combined cycle: Thermodynamic, environmental and market assessment
    Vannoni, A., Giugno, A., Sorce, A. Applied Thermal Engineering, 2021, 184, 116276
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