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rapporti - Deliverable

7.1.2.2-Stato delle conoscenze e prospettive della Looping Combustion.

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7.1.2.2-Stato delle conoscenze e prospettive della Looping Combustion.

Oggetto dello studio è stato l’esame dello stato dell’arte e delle potenzialità del processo di ossido-riduzione dei metalli noto come “looping combustion” (o CLC), che si presenta come una promettente alternativa per la produzione di energia elettrica (e/o idrogeno) da gas naturale con ridottissime emissioni di CO 2 . Questa tecnologia offre i vantaggi della combustione con ossigeno, o con aria arricchita di ossigeno (tra cui la produzione diretta di una corrente ricca di CO 2 ), senza gli oneri energetici del frazionamento criogenico dell’aria per la produzione dell’ossigeno. Le potenzialità applicative dei processi CLC per la realizzazione di un sistema di generazione elettrica nel quale la CO 2 derivante dalla combustione è prodotta in forma separata e concentrata, e quindi pronta per il "sequestro", sono state quindi indagate e valutate mediante simulazione modellistica. Lo scopo è stata l’identificazione di configurazioni e condizioni operative per le quali i sistemi CLC possano risultare competitivi con altre configurazioni di impianti muniti di sistemi di cattura della CO 2 . L’analisi è stata svolta privilegiando gli aspetti chimici e termodinamici relativi dell’intero processo di produzione di energia elettrica. Nello studio, svolto in stretta collaborazione con il Dipartimento di Energetica del Politecnico di Milano, sono state anzitutto analizzate le limitazioni termodinamiche e tecnologiche di questa tecnologia, che appare in ogni caso meno prossima alla maturità rispetto ad altre tecnologie di separazione della CO 2 . I risultati ottenuti dalle modellazioni hanno evidenziato che il rendimento dei sistemi CLC a due reattori è gravemente penalizzato dalle limitate temperature massime operative imposte dal processo CLC stesso (850 °C), assai inferiori rispetto a quelle dei moderni cicli combinati. Anche riuscendo ad operare (senza combustione supplementare di gas) attorno a 1000°C, il miglioramento di rendimento ottenibile non sarebbe comunque in grado di rendere competitiva la tecnologia. Diversa situazione si profila invece con i sistemi CLC a tre reattori con produzione di idrogeno, che paiono in grado di offrire un rendimento termodinamico anche superiore a 50%. L’analisi economica, svolta dal Politecnico a completamento del lavoro, ha evidenziato che quest’ultima tecnologia potrebbe essere potenzialmente competitiva con le altre tecnologie di generazione elettrica a partire da gas naturale con cattura della CO 2 . Un aspetto limitativo di tale tecnologia è la sua applicabilità che appare limitata a combustibili gassosi. Per contro, il concetto di ossidazione del combustibile mediante un metallo appare estremamente valido ai fini della cattura della CO 2 , in quanto consente di ottenere una corrente di CO 2 concentrata senza ricorrere a processi di separazione gas-gas che risultano comunque complessi ed energeticamente costosi. Conclusione dello studio è che i sistemi CLC, pur presentando buone potenzialità, sono una tecnologia ancora lontana dalla maturità, che richiede ulteriori sforzi di ricerca e sviluppo che dovrebbero essere preferenzialmente indirizzati verso sistemi a tre reattori, con produzione di idrogeno.

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