Cerca nel sito per parola chiave

rapporti - Rapporto di Sintesi

Rapporto finale di sintesi del Progetto ENERIN

rapporti - Rapporto di Sintesi

Rapporto finale di sintesi del Progetto ENERIN

Il progetto ENERIN affronta problematiche legate all’introduzione di sistemi di sfruttamento delle fonti di energia rinnovabile nel sistema elettrico italiano, obiettivo ampiamente sostenuto da documenti legislativi nazionali ed europei emanati nel corso di almeno due decenni. Lo sfruttamento di queste fonti di energia rappresenta come noto un tema per diversi aspetti controverso. Auspicato da un lato per le benefiche ricadute ambientali – emissioni evitate di CO 2 e di altri inquinanti – nonchè per la riduzione delle importazioni di prodotti energetici, lo sfruttamento può risultare dall’altro parzialmente frenato quando, col tempo, le caratteristiche intrinseche di aleatorietà e ridotta intensità energetica di queste fonti si manifestano con altre forme di impatto sull’ambiente, ad esempio sul paesaggio. In ogni caso, in diversa misura, lo sviluppo di queste fonti richiede ancora incentivazioni a causa del costo del chilowattora, che in generale è maggiore rispetto alle fonti più tradizionali. Autorevoli scenari internazionali prevedono che l’entità della penetrazione dei sistemi a fonte rinnovabile nel sistema elettrico si manterrà comunque piuttosto limitata, anche nel medio-lungo periodo. Non v’è dubbio tuttavia che queste fonti rinnovabili stiano oggi fornendo un contributo sempre maggiore alla produzione di energia e che quindi impegnino sforzi di ricerca e di adattamento normativo ed organizzativo ben maggiori del loro peso percentuale all’interno del parco di generazione elettrica. Correnti di pensiero minoritarie prospettano perfino scenari di grande penetrazione nel lunghissimo termine, utopistici forse ma comunque meritevoli di attenzione considerando il progressivo esaurimento delle fonti fossili pregiate a più basso costo di estrazione. L’attuale momento evolutivo vede dunque una notevole attività nel settore elettrico per quanto concerne l’installazione di impianti a fonte rinnovabile, dovendo essere rispettati i noti obblighi (quota del 2% da rinnovabili). Si è ritenuta pertanto opportuna una ricerca di sistema rivolta ad approfondire conoscenze che consentano di accompagnare tale evoluzione favorendone il corretto sviluppo ed esplorando nuove possibilità o nuove applicazioni. Il progetto si struttura in tre sottoprogetti, denominati rispettivamente ENERIN, BIOCOMB e IDRAPEL. Questa ripartizione in sottoprogetti si spiega fondamentalmente con le diverse tecnologie trattate, ma anche in parte con la storia del progetto, che ha visto un rilevante apporto di ENEL Produzione per il sottoprogetto BIOCOMB e, almeno inizialmente, di ENEL Hydro per il sottoprogetto IDRAPEL. Il Sottoprogetto ENERIN tratta le fonti solare, eolica, ed applicazioni di piccola taglia nel campo delle biomasse. Include anche studi di prospettiva, valutazioni di mercato e di strategie nel settore delle rinnovabili, questa volta estese all’intero panorama delle fonti (incluse alcune di interesse meno prioritario per l’Italia, come quelle marine). A questo riguardo sono stati raccolti ed elaborati, in campo nazionale ed internazionale presso i più prestigiosi organismi attivi nel settore delle rinnovabili, dati ed informazioni utili per orientare lo sviluppo del loro sfruttamento. Per le singole fonti si è attuato quanto segue. Per la fonte solare il sottoprogetto ha considerato le due tecnologie di sfruttamento, quella fotovoltaica e quella termodinamica. Per il fotovoltaico sono state ritenute meritevoli di indagine tre aree. La prima è quella delle applicazioni a breve-medio termine nel sistema elettrico italiano, processo avviato con iniziative di incentivazione promosse dal Governo (ad es. “tetti fotovoltaici”) e destinato a svilupparsi nei prossimi anni. In quest’area l’esperienza del passato insegna quanto sia problematico l’avvio corretto delle iniziative ove non sia stata

contemporaneamente diffusa la necessaria cultura tecnica sull’argomento. Enti diversi sono preposti a svolgere attività di assistenza in tal senso. Il contributo apportato dal sottoprogetto ENERIN è quello di aver approfondito e messo a disposizione conoscenze specifiche sulle prestazioni di tecnologie fotovoltaiche emergenti che si affacciano sul mercato, criteri di progettazione, realizzazione ed esercizio degli impianti maturati nel corso di esperienze quasi ventennali, in uno due-casi con realizzazione di prototipi di dispositivi di interesse generale. Una seconda area è quella che vede le fonti rinnovabili come un’opportunità per lo sviluppo sostenibile di aree particolarmente sensibili del territorio nazionale, quali ad esempio le isole minori italiane. Uno studio di inquadramento delle forme di sviluppo sostenibile nel campo della mobilità, dell’uso razionale dell’energia, della produzione di energia elettrica, svolto nell’ambito del sottoprogetto ENERIN, ha portato a studiare e sperimentare le migliori configurazioni di sistemi ibridi di generazione da fonti rinnovabili, con impostazione adattabile all’evoluzione di una rete elettrica locale che soddisfi esigenze crescenti e mutabili. Si è infine puntato, sul fronte tecnologico, a sviluppare soluzioni potenzialmente in grado, medio-lungo termine, di attenuare il maggior problema del fotovoltaico, quello dei costi. Sono stati studiati sistemi fotovoltaici a concentrazione della radiazione e con celle a tripla giunzione ad elevata efficienza, dove viene enormemente ridotta la superficie della cella stessa e quindi il costo della componente più pregiata. La ricerca ha raggiunto l’obiettivo della realizzazione di celle a tripla giunzione con efficienza del 29 % ed è stato realizzato e installato un sistema prototipo. Nel campo dei sistemi solari termodinamici è stato invece esplorato l’utilizzo, in un’ottica di generazione distribuita, di un sistema Dish-Stirling da 10 kWe. L’installazione presso CESI, unica in Italia, ha dato l’opportunità di raccogliere dati ed informazioni utili per applicazioni nel sistema elettrico del nostro Paese. Sono state peraltro studiate possibilità tecnico-economiche di ripotenziamento di impianti termoelettrici esistenti di maggior taglia, in particolare cicli combinati, mediante integrazione con calore generato da fonte solare. Riguardo alla fonte eolica si è invece puntato a sistematizzare le conoscenze sulla distribuzione delle risorse eoliche sul territorio. Attraverso elaborazioni con modelli matematici e l’utilizzo di dati anemometrici al suolo reperiti negli archivi o appositamente acquisiti è stato preparato l’Atlante eolico dell’Italia, che si propone come documento di riferimento con le sue stime sulla velocità media del vento e sulla producibilità di aerogeneratori sul territorio italiano. Studi specifici hanno puntato alla raccolta ed all’approfondimento di fattori tecnico-economici relativi all’utilizzo del vento in aree montane ed off-shore, che saranno verosimilmente considerate per il raggiungimento degli obiettivi di penetrazione dell’eolico dopo la progressiva occupazione delle aree ventose più accessibili. E’ stato invece interrotto, secondo le indicazioni ricevute dalla commissione dei valutatori, contrarie alla prosecuzione, il programma originariamente proposto per l’installazione di un aerogeneratore di media taglia in un sito ad alta quota. Nel settore delle biomasse sono stati effettuati studi sulle disponibilità di biomassa in Italia e sulle problematiche che in diversa misura devono essere affrontate per innescare un ciclo virtuoso che porti nel contempo allo sfruttamento energetico ed allo sviluppo ordinato del territorio, fornendo indicazioni anche propositive in tal senso. Per le applicazioni in ambiti di generazione distribuita di elettricità, dove gli oneri di raccolta e movimentazione del combustibile biomassa siano quindi ridotti, è stato condotto lo studio della combustione di pellet in una caldaia da 100 kWt appositamente realizzata in un contesto di sistema di cogenerazione di piccola taglia da circa 10 kWe e 65 kWt. Lo sfruttamento delle biomasse negli impianti di potenza, tipici della grande produzione, è invece l’oggetto di ricerca centrale del Sottoprogetto BIOCOMB. Gli obiettivi perseguiti sono quelli di verificare l’applicabilità, dal punto di vista tecnico ed economico, delle diverse tecnologie di conversione energetica attualmente disponibili a livello industriale ed in fase di pre-industrializzazione, al

fine di fornire agli operatori del sistema elettrico italiano un quadro di riferimento in questo campo, l’orientamento nelle scelte tecnologiche e la base di conoscenze necessaria per affrontare la fase applicativa. La ricerca è partita da un’analisi delle biomasse di tipo dedicato, specificatamente producibili in modo vantaggioso per l’utilizzo energetico in Italia, considerando diverse specie vegetali. Una specifica linea di ricerca è stata dedicata anche alla individuazione delle colture potenzialmente utilizzabili in Italia, in particolare quelle ad elevata efficienza fotosintetica, come ad esempio le alghe ad accrescimento rapido in presenza di anidride carbonica. Sono state quindi analizzate le varie filiere di conversione energetica, sia attraverso l’approccio modellistico che quello sperimentale, quest’ultimo con impiego di infrastrutture sperimentali su scala pilota e prototipo, in prevalenza disponibili presso le aree sperimentali di ENEL – Ricerca. La prima area di ricerca sperimentale è stata quella della gassificazione delle biomasse, produzione quindi di gas (syngas), ed il suo utilizzo in turbogas, in co-combustione con gas naturale per la produzione di energia elettrica. Oltre agli studi teorici riguardanti la fenomenologia della gassificazione ed il monitoraggio dell’evoluzione del processo, come già precisato, sono stati effettuate ricerche tese a verificare la fattibilità ed i parametri del processo nella gassificazione di due specie di biomassa legnosa. Nel campo dell’utilizzo è stata verificata invece la fattibilità della co- combustione in turbogas con percentuali significative di syngas. Il risultato è particolarmente significativo in quanto fornisce indicazioni positive circa l’utilizzo del syngas senza dover prevedere modifiche significative agli impianti in cui si effettua la co-combustione. Altre ricerche hanno riguardato la produzione e l’utilizzo di bio-olio prodotto da biomasse legnose mediante pirolisi. La pirolisi veloce consente di estrarre la componente condensabile di biomasse legnose attraverso un innalzamento rapido della temperatura del legno finemente suddiviso seguito da raffreddamento. Il processo era già stato implementato nell’impianto sperimentale ENEL di Bastardo, e nell’ambito del sottoprogetto BIOCOMB è stato tentato un miglioramento della qualità del prodotto attraverso alcune modifiche impiantistiche appositamente studiate. Il risultato della ricerca non è stato premiante in termini di qualità, risultando le caratteristiche del bio-olio insufficienti per un utilizzo di pregio in motori alternativi, ed anche non esenti da problematicità per la semplice combustione in caldaia. Sono comunque accresciute le conoscenze in questo settore tecnologico difficile, conoscenze utili per orientare le scelte di operatori eventualmente interessati a queste tecnologie. Sono state infine studiate le possibilità di effettuare la co-combustione di biomasse solide con carbone in caldaia sperimentando l’utilizzo di biomasse solide finemente suddivise per essere mescolate con il polverino di carbone e per poter essere quindi utilizzate in caldaie a carbone convenzionali senza eccessive modifiche all’impianto esistente. Le prove si sono svolte in prevalenza presso l’impianto sperimentale ENEL di S.Gilla in Sardegna. I risultati ottenuti con varie biomasse, legno, paglia sansa di oliva e fanghi biologici forniscono indicazioni generalmente favorevoli circa la fattibilità, quando si operi con percentuali di biomassa non eccessiva (generalmente entro il 5-10%). Le prove mettono però in guardia sugli effetti della combustione di queste miscele in termini di sporcamento delle pareti ed altre parti della caldaia stessa, tanto da richiamare la necessità di valutare le implicazioni di tale utilizzo anche sui maggiori costi di esercizio degli impianti. Il terzo Sottoprogetto IDRAPEL tratta infine ricerche sulle fonti idrauliche considerando due filoni di attività, uno di interesse praticamente immediato, quello del mini-idraulico, l’altro di interesse di lungo periodo che esplora la possibile fattibilità dello sfruttamento del potenziale energetico associato ad acque di differente salinità. Nel settore mini-idraulico, di per sè maturo tecnologicamente, è apparso utile raccogliere e mettere a disposizione degli operatori pubblici e privati del sistema elettrico informazioni sulle risorse residue esistenti in Italia, in taluni casi siti già

sfruttati e poi dismessi per condizioni di non-economicità, in altri casi ancora vergini. Lo sfruttamento di questi siti potenziali può essere riconsiderato in relazione agli incentivi oggi disponibili, alle possibilità offerte dalle tecnologie più moderne e da un approccio che, oltre a sfruttare le acque per produrre energia, associ soluzioni vantaggiose per il territorio e gli altri usi delle acque stesse. A tale riguardo sono state raccolte informazioni di carattere generale ma anche particolare, per quattro Regioni d’Italia, e sono stati sviluppati criteri di progettazione generale e di valutazione tecnico-economica. Le informazioni, che sono state organizzate in un data-base, rappresentano un punto di riferimento per i potenziali operatori interessati. La ricerca sullo sfruttamento del fenomeno osmotico per produrre energia da acque con differenti livelli di salinità rappresenta il tentativo di implementare un’opzione studiata in passato ma mai applicata in un impianto dimostrativo. La realizzazione dell’impianto sperimentale SALPO condotta nel Sottoprogetto IDRAPEL ha confermato la centralità del problema tecnologico delle membrane ad osmosi diretta ed in particolare la necessità che raggiungano prestazioni molto migliori di quelle attuali in termini di permeazione nelle condizioni di lavoro previste (circa 10 bar). Queste membrane ad osmosi diretta in realtà non sono disponibili in commercio ed al momento attuale risulta molto incerto se le prospettive di utilizzo in questo settore possano promuovere ricerche di sviluppo presso le industrie.

Progetti

Commenti