La generazione di energia elettrica nel Sistema Elettrico Italiano è assicurata prevalentemente per via termoelettrica con un estensivo ricorso alle fonti fossili.1 Nonostante ciò sia percepito come ‘un modo inquinante’, e nonostante i giustificati e forti incentivi verso il settore delle energie rinnovabili, le logiche di mercato indicano che tale situazione è destinata a durare sicuramente nei prossimi 15 – 20 anni.2 E’ in tale contesto che è stato formulato e si è collocato il sottoprogetto GENIN, Tecnologie innovative di generazione, inserito nell’ambito del progetto EVINGEN Evoluzione innovativa della generazione, finanziato dai fondi della Ricerca di Sistema. GENIN è stato essenzialmente orientato al duopolio gas e carbone trascurando l’olio combustibile sia perché in forte diminuzione nel Sistema di Elettrico Italiano sia perché non previsto come fonte fossile negli futuri scenari futuri. Obiettivo di GENIN era la verifica dello stato di alcune tra i più importanti nuovi sistemi di generazione con riferimento alle barriere tecnologiche che ne impediscono o ne frenano la completa affermazione sul mercato. Non essendo CESI detentore di ‘tecnologie’ di generazione la ricerca è stata necessariamente frammentata in diverse attività; questo ha peraltro permesso di avere una visone di insieme delle problematiche più rilevanti altrimenti non possibile. In sintesi i risultati raggiunti da GENIN hanno permesso di: – verificare che esistono sistemi e materiali per realizzare turbine a gas operanti ad alta temperatura da utilizzare come ‘key’ in cicli combinati ultra-efficienti e puliti alimentati a gas naturale con rendimenti del 58-60%. Sono inoltre stati individuati packages di tecnologie correlate (repair, controlli, diagnostica) in grado di supportare la tecnologia verso la completa affermazione industriale; – considerare che, affinché il carbone sia una valida alternativa al gas naturale, è necessario ricorrere a tecnologie di generazione avanzate tra le quali, in concorrenza con le tecnologie IGCC (Gassificazione Integrata in Ciclo Combinato) e PFBC (Letto Fluido Pressurizzato), la tecnologia del ciclo vapore USC (Ultra-Super-Critico) appare come una delle più promettenti. Va peraltro notato che, anche se è una tecnologia ‘incremental’ i cui risultati possono avere benefici sulle tecnologie convenzionali, la versione più ‘appealing’ dal punto vista ambientale (riduzioni di emissioni di CO2 del 30%) ed economico3 appare disponibile non prima del 20015; – verificare che il ‘waste-to-energy’ (termo-valorizzazione dei rifiuti) può essere una fonte di generazione per via termica non trascurabile a patto che venga massimizzato il recupero (eventualmente integrando gli inceneritori con gli attuali sistemi di generazione) e risolto il problema delle emissioni; – verificare il reale stato di sviluppo della tecnologia EFCC (cicli a combustione esterna) dal quale emerge che essa, pur proponendosi come molto promettente anche per altri combustibili a basso costo diversi dal carbone, deve in realtà ancora superare lo scoglio della fattibilità/dimostrabilità delle prestazioni dello scambiatore ceramico (elemento ‘key’ della tecnologia) e pertanto deve essere essenzialmente vista come una tecnologia del futuro a medio lungo termine. Il presente rapporto illustra, in sintesi, motivazioni, obiettivi, metodologie di sviluppo delle attività e prodotti/risultati del sottoprogetto GENIN. E’ utile ricordare che GENIN è stato articolato in linee ed attività come meglio descritto nel seguito. 1 Nel 2000, la generazione di energia elettrica in Itala è sta pari a 276,62 TWh di cui 218,55 (79%) per via termoelettrica e 58,06 (21%) per via idraulica ed eolica. Le fonti del termoelettrico, sempre nel 2000, in % sono state: carbone 12 %; olio combustibile 39 %, gas naturale 41 % ed altri 8 %. (Fonte: EU Energy and Trasport, Statistical Pocketbook 2002). 2 Vedi ad esempio ENEA: Rapporto Energia Ambiente 2002; oppure Macchi, Chiesa e Bregani, Energia 3/2002. 3 Nella versione AD700, operando a 700 °C e 375 bar, sono previste riduzioni delle emissioni di CO 2 del 30% e dei costi di generazione del 12 % rispetto alla situazione Best Available Technology attuale (Fonte: Progetto Europeo AD700).

GENIN-TG: Turbine a gas innovative per cicli combinati ultraefficienti e puliti con a gas naturale 1 Valutazione delle prestazioni di materiali innovativi 2 Analisi strutturali e modellistiche e previsioni di vita 3 Tecnologie di riparazione e rivestimento per i componenti critici 4 Metodologie di controllo non distruttivo dei rivestimenti di componenti critici 5 Tecnologie di diagnostica e monitoraggio 6 La combustione catalitica GENIN-USC: Cicli a vapore ultra-super-critici 1 Studi di sistema su configurazioni impiantistiche ottimali di cicli USC 2 Materiali per i componenti critici di impianti a vapore USC 3 Tecnologie di riparazione per i componenti critici delle turbine USC 4 Metodologie di controllo non distruttivo dei rotori USC 5 Tecnologie di diagnostica e monitoraggio GENIN-WTE: Utilizzo dei rifiuti nella generazioni di energia elettrica 1 Studi di sistema 2 Studi di processo 3 Problematiche dei materiali 4 Tecnologie di rivestimento 5 Tecnologie di diagnostica e monitoraggio GENIN-EFCC: Cicli a combustione esterna 1 Studi di processo 2 Progetto e realizzazione della facility sperimentale 3 Studi sui materiali ceramici Per gli approfondimenti si rimanda ai rapporti di sintesi delle varie linee di attività: GENIN-TG: Turbine a gas innovative per cicli combinati ultraefficienti e puliti a gas naturale Rapporto RSSP-URARI-EVINGEN-GENIN-01 (A3/021276) GENIN-USC: Cicli a vapore ultra-super-critici Rapporto RSSP-URARI-EVINGEN-GENIN-02 (A3/021857) GENIN-WTE: L’utilizzo dei rifiuti nella generazioni di energia elettrica Rapporto RSSP-URARI-EVINGEN-GENIN-03 (A3/002981) GENIN-EFCC: I cicli a combustione esterna (EFCC) Rapporto RSSP-URARI-EVINGEN-GENIN-04 (A3/021917) Per le analisi di dettaglio dei risultati, si rimanda agli oltre 130 rapporti tecnici predisposti nel corso del progetto (e alle 40 presentazioni/pubblicazioni correlate).