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rapporti - Deliverable

2.1.3.1-Analisi di fattibilità per il repowering di cicli a vapore ricorrendo alla tecnologia USC

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2.1.3.1-Analisi di fattibilità per il repowering di cicli a vapore ricorrendo alla tecnologia USC

Nell’ambito delle ricerche condotte nel Progetto GEN 21 “Una generazione sostenibile di energia elettrica per il XXI secolo”, sottoprogetto COAL “Utilizzo pulito del carbone nella generazione di energia elettrica”, work-package COALIMP “Cicli avanzati a vapore: ottimizzazione delle prestazioni di impianto” è inserita un’attività sul repowering dei cicli a vapore esistenti ricorrendo alla tecnologia USC. L’attività è condotta con la collaborazione del Consorzio Ricerca Innovativa per il Sud (CRIS) al quale partecipano Ansaldo Ricerche (ARI), Ansaldo Caldaia (ACa) ed Ansaldo Energia (AEN). Il presente rapporto riporta uno studio preliminare di fattibilità per il repowering di cicli a vapore ricorrendo alla tecnologia USC. Nel seguito viene riportata una breve sintesi dei risultati dell’attività. Lo stato dell’arte internazionale degli impianti esistenti a tecnologia USC mostra che lo sviluppo degli impianti a ciclo Rankine a vapor d’acqua è stato rallentato in molti paesi negli ultimi decenni da ragioni economiche e tecniche. Queste ultime grazie al progresso raggiunto nella tecnologia dei materiali e delle turbomacchine sono però in gran parte superate e si è attualmente nella condizione di realizzare impianti con ciclo a vapore capaci di operare in condizioni di temperatura e pressione più elevate rispetto agli standard fino ad oggi applicati. L’ottimizzazione tecnico-economica per la realizzazione di impianti ultrasupercritici è strettamente correlata all’efficacia della scelta dei materiali ed all’adozione dei metodi di fabbricazioni più appropriati. Ad oggi più di 170 unità supercritiche sono operative negli Stati Uniti d’America, circa 60 in Giappone ed altrettante nell’Europa occidentale, mentre più alta è la concentrazione di questa tipologia d’impianto in Russia e nell’Europa orientale dove sono in servizio più di 230 unità. Per quanto riguarda gli sviluppi tecnologici più recenti per gli impianti ultrasupercritici, molta attenzione è stata rivolta negli ultimi anni alla messa a punto di sistemi che possano combinare elevate prestazioni ed affidabilità dei materiali costruttivi sia in funzionamento a carico costante sia in esercizio con rapide variazioni di carico. L’ulteriore sviluppo deve inoltre tenere conto della sempre crescente necessità di minimizzazione dell’impatto ambientale (aumento del rendimento e contenimento delle emissioni di CO 2 ) e della contemporanea possibilità di utilizzare la più vasta classe di combustibili di diversa origine e qualità. Nello specifico per il mercato italiano si individuano due principali filoni di interesse: la realizzazione di nuovi impianti ed il repowering di impianti esistenti con innalzamento delle condizioni termodinamiche del vapore. Per la valutazione preliminare tecnico-economica di un eventuale repowering di impianto esistente occorre un’analisi sito specifica considerando vari fattori legati al mercato quali la previsione di incremento della richiesta di potenza, le normative ambientali, la previsione sul costo dei combustibili, la possibilità di trasmissione dell’energia prodotta, gli aspetti legali e finanziari correlati all’intervento. La soluzione proponibile come intervento di riferimento per il settore elettrico italiano risulta quella di riconversione delle unità da 320 MW ad una nuova potenza di circa 350 MW. Sulla base di queste indicazioni è stato sviluppato

uno studio specifico per il sito di Vado Ligure dove il repowering è realizzabile portando il vapore di esercizio alla condizione di 580°c con pressione di 250 bar nel surriscaldatore e di 58 bar nel risurriscaldatore. Per la realizzazione di impianti nuovi, sempre con riferimento al mercato italiano, si individuano due taglie di riferimento: 450 e 700 MW. La prima realizzata con esercizio del vapore surriscaldato a 280 bar e 600°C e di quello risurriscaldato a 57 bar e 610 °C; la seconda con condizioni di vapore pari a 285 bar e 600°C in uscita dal generatore e pari a 58 bar e 610°C in uscita al risurriscaldatore. L’attività di studio sul repowering di cicli a vapore con la tecnologia USC sarà completata da una verifica di fattibilità degli interventi di repowering.

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