Nell’ambito del progetto GENDIS (Generazione Distribuita) della Ricerca di Sistema, relativo all’analisi dei sistemi di generazione elettrica distribuita, uno degli argomenti di interesse è lo studio di sistemi di generazione di piccola taglia ma con elevati rendimenti energetici, basati su celle a combustibile ad alta temperatura. In questo contesto può trovare interessanti soluzioni anche il problema della riduzione delle emissioni di CO2, da tempo all’attenzione della comunità scientifica ed ora anche di quella politica ed industriale. In un precedente lavoro [1] è stata esaminata la fattibilità ed i benefici di un impianto di generazione distribuita basata su fuel cells MCFC, con accorgimenti tali da consentire una concettualmente semplice modalità di cattura di parte della CO2 L’idea alla base del presente studio è invece di sfruttare, la capacità intrinseca della pila a combustibile a carbonati fusi (MCFC) di trasferire il CO2 dalla sua corrente catodica (comburente) a quella anodica (combustibile), dalla quale è facilmente ed economicamente separabile, ma in una diversa configurazione, nella quale si ipotizza che un turbogas alimentato a gas naturale fornisce ad uno stack MCFC i propri gas di scarico ancora ricchi di ossigeno, oltre che di CO2. L’attività svolta è stata focalizzata sui seguenti argomenti: • identificazione di una configurazione d’impianto basato su una turbina a gas integrata con una pila a combustibile a carbonati fusi (MCFC) idonea per la riduzione delle emissioni di CO2; • modellazione, mediante codice di simulazione stazionaria, della configurazione identificata; • analisi e valutazione critica dei risultati ottenuti in termini di rendimento elettrico ed emissioni di CO2. Lo studio ha portato all’identificazione di una configurazione proponibile per un impianto integrato di taglia medio-piccola (circa 60 MWe), in grado di coniugare le esigenze di semplicità e buona efficienza elettrica globale, richieste ad un impianto di generazione distribuita, con la possibilità di ridurre sensibilmente anche le emissioni globali di CO2. Per tale configurazione, basata su un ciclo combinato a due livelli di pressione, la modellazione ha quantizzato il rendimento elettrico globale ottenibile in un campo compreso tra 56 e 58 % (con pila MCFC e ciclo combinato di rendimento elettrico allo stato dell’arte pari rispettivamente a circa 50 % e 55 %). La produzione elettrica conseguibile è pari rispettivamente a 9.0 MWe dalla pila, 33.7 MWe. dalla turbina a gas e 22.7 MWe dal ciclo combinato a vapore, per complessivi 66.4 MWe lordi e 64.2 MWe netti d’impianto. L’abbattimento del CO2 ottenibile è risultato pari a circa 51 %, con emissioni specifiche di 168 g CO2 / kWh.

Non è escluso che ottimizzando i flussi interni dell’impianto e migliorando i recuperi termici, azioni da pagare ovviamente con una maggior complessità impiantistica e quindi maggiori costi di investimento, questi valori possano essere leggermente migliorati.