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rapporti - Rapporto di Sintesi

Sottoprogetto ” Mitigazione delle emissioni di CO2 nella generazione di energia elettrica” Attività 2005

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Sottoprogetto ” Mitigazione delle emissioni di CO2 nella generazione di energia elettrica” Attività 2005

Il documento è una sintetica presentazione degli obiettivi e dei risultati delle attività condotte da CESI nell’ambito del Sottoprogetto CO2 del Progetto GEN21 della Ricerca di Sistema, dal titolo “Mitigazione delle emissioni di CO 2 nella generazione di energia elettrica”. Come ben noto, la generazione di energia elettrica mediante combustibili fossili ha tra gli effetti secondari la produzione ed il rilascio nell’atmosfera di gas indesiderati tra i quali quello quantitativamente più rilevante è il biossido di carbonio (CO 2 ), o anidride carbonica, che è uno dei responsabili del cosiddetto “effetto serra”. Inoltre si prevede che nei prossimi decenni l’energia elettrica continuerà, almeno a livello nazionale, ad essere in gran parte prodotta da fonti fossili, con un contributo verosimilmente crescente dell’impiego del carbone. Le emissioni di CO 2 nell’atmosfera sono peraltro regolamentate da normative, accordi e protocolli internazionali, tra cui principalmente il ben noto Protocollo di Kyoto, che prevedono in particolare piani di progressive diminuzioni delle emissioni da attuare con tempi e modalità diverse e concordate per ogni paese impegnato. E’ ovvio e ragionevole supporre che per conseguire tali riduzioni sarà necessario agire su molteplici fronti, tra cui in prima istanza la sostituzione dei vecchi impianti con moderni sistemi di generazione di elevata efficienza e/o impianti alimentati da fonti rinnovabili. Non si potrà però prescindere dal contestuale progressivo ricorso a soluzioni più incisive nelle quali all’aumento dell’efficienza degli impianti si dovrà associare l’impiego di combustibili e/o processi atti a limitare o al limite ad azzerare la produzione di anidride carbonica. A ciò va aggiunto che è opinione condivisa a livello internazionale che per stabilizzare il contenuto di CO 2 dell’atmosfera si dovranno raggiungere ulteriori e più consistenti riduzioni delle emissioni di CO 2 (già da tempo si parla a tal proposito di accordi post Kyoto) e sarà inevitabile ricorrere, in associazione alle misure di contenimento in atto o in fase di attuazione, anche ad altre tecnologie di separazione della CO 2 e/o di generazione senza emissioni. E’ in questo contesto che si collocano le attività di ricerca qui illustrate, che sono finalizzate allo studio ed allo sviluppo sia di processi e configurazioni (anche innovative) di impianto alternative a quelle attuali, sia di processi e sistemi di separazione della CO 2 ante e post combustione. Le tecnologie oggetto degli studi qui riportati consentiranno di ridurre in misura sempre maggiore l’emissione in atmosfera di anidride carbonica da parte del sistema elettrico, contribuendo pertanto al rispetto dei limiti fissati dai citati accordi internazionali. Anche se alcune soluzioni tecnologiche atte a produrre elettricità da combustibili fossili con ridotte emissioni di CO 2 sono già sostanzialmente disponibili, si rende però necessario da un lato lo studio delle configurazioni impiantistiche più vantaggiose e meglio rispondenti all’obiettivo, dall’altro lo sviluppo di specifici processi e

apparecchiature atti a minimizzare gli inevitabili oneri aggiuntivi di tipo impiantistico, energetico ed economico. Le ricerche che CESI ha condotto nell’ambito del sottoprogetto qui descritto contribuiscono a fornire al sistema elettrico italiano un insieme di conoscenze, studi, tecnologie e metodiche utili per accompagnarne l’evoluzione sia ai fini del contenimento dell’impatto ambientale in termini di emissioni di anidride carbonica, sia per indirizzare le scelte future verso configurazioni impiantistiche sempre più efficienti ed ecocompatibili. Fra i risultati più significativi dell’attività svolta si possono ricordare in particolare la concezione e l’analisi modellistica di configurazioni impiantistiche che sfruttano combustibili solidi o gassosi integrando efficacemente le possibili tecnologie di separazione gas-gas, la realizzazione con metodi originali di prototipi di membrane metalliche atte all’estrazione di idrogeno puro da gas di sintesi e la dimostrazione su scala di laboratorio della fattibilità di un reattore catalitico a membrana (Catalytic Membrane Reactor o CMR), configurazione potenzialmente vantaggiosa sul piano impiantistico e prestazionale (oltreché termodinamico) per la separazione H 2 /CO 2 e quindi l’ottenimento di idrogeno da syngas. Le indicazioni emerse dalle attività svolte sono che le future attività di ricerca dovrebbero porsi in una logica di continuità con quanto qui descritto e privilegiare in particolare i seguenti aspetti: • valutazione sperimentale della stabilità a lungo termine dei sistemi di separazione gas-gas a membrana nelle condizioni reali tipiche di impiego e con presenza di sostanze aggressive; • indagine e ricerca delle migliori soluzioni tecnologiche per i separatori di cui sopra, con particolare riferimento sia ai problemi di fragilità dei supporti ceramici delle membrane, sia di integrazione impiantistica; • valutazione di tecniche di separazione alternative; • analisi di fattibilità di impianti di taglia significativa, nelle duplice versione di nuovi impianti o di adattamento di impianti esistenti; • valutazione delle varie opzioni per lo stoccaggio definitivo della CO 2 potenzialmente applicabili al territorio italiano e mappatura dei siti adatti a tal scopo; • analisi dei problemi di stabilità dello stoccaggio e delle relative tecniche di monitoraggio.

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