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Progetto “Una generazione sostenibile di energia elettrica per il XXI secolo” – Attività 2005

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Progetto “Una generazione sostenibile di energia elettrica per il XXI secolo” – Attività 2005

CESI ha condotto nel periodo Luglio 2003 – Dicembre 2005 un progetto di ricerca integrato, denominato ‘Generazione 21’ (acronimo GEN21), dal titolo Una generazione sostenibile di energia elettrica per il XXI secolo, spesato nell’ambito del Fondo per il finanziamento delle attività di ricerca e sviluppo finalizzate all’innovazione tecnica e tecnologica di interesse generale per il sistema elettrico (Ricerca di Sistema), di cui al Decreto del Ministero dell’Industria del Commercio e dell’Artigianato del 26 Gennaio 2000. Al progetto, oltre a CESI, hanno contribuito anche Università ed Istituti di Ricerca pubblici e privati, nonché in relazione all’alto contenuto tecnologico ed applicativo, numerose industrie, in particolare utilities nazionali e costruttori termomeccanici. Il presente documento costituisce il Rapporto Finale del Progetto. Stante l’ampiezza e la complessità delle tematiche trattate, il presente rapporto riporta una sintesi delle attività e dei risultati. Per l’inquadramento delle tematiche nel contesto nazionale ed internazionale e per la presentazione dei risultati si rimanda ai Rapporti Finali dei singoli sottoprogetti, elencati nel seguito. GAS, Cicli combinati a gas ad alta efficienza e basse emissioni (Codice A5056025) COAL, Utilizzo pulito nella generazione d’energia elettrica (Codice A5056033) WTE, Generazione d’energia elettrica della combustione dei rifiuti (Codice A5056034) IDRO, Utilizzo della risorsa idrica nella generazione di energia elettrica (Codice A5056037) RINN, Generazione di energia elettrica da fonte eolica, solare e biomasse (Codice A5056040) H2, L’idrogeno nella generazione di energia elettrica (Codice A5056062) CO2, Mitigazione emissioni di CO 2 nella generazione di energia elettrica (CodiceA5056069) DEMAND, Le problematiche della generazione in risposta alle nuove esigenze della domanda (Codice A5056072) Per l’analisi di dettaglio si rimanda invece agli oltre 300 Rapporti Tecnici emessi, elencati nel presente rapporto e disponibili sul sito http://www.ricercadisistema.it/, che costituiscono il bagaglio di informazioni, know-how e prodotti risultanti dalle attività del Progetto. GEN21 si è caratterizzato sia da numerose attività di studio sia della forte valenza tecnologica che ha portato alla realizzazione di infrastrutture ed impianti pilota e ad una massiccia presenza in sperimentazioni e validazioni su impianti di generazione di energia elettrica.

Tra le realizzazioni più significative è utile citare: • la realizzazione di un impianto ibrido MCFC-microturbina che integra una cella a combustibile a carbonati fusi MCFC da 125 kWe (di Ansaldo Fuel Cells Co.) ed una microturbina da 100 kWe (di Apicom Turbec T100), inserito anche nell’ambito di iniziative supportate dalla Unione Europea (progetto MOCAMI); • la realizzazione e sperimentazione, in collaborazione con Enel Ricerca, di un impianto pilota per il proof-of-concept della tecnologia della combustione esterna (EFCC), con uno scambiatore ceramico (acquisito nell’ambito della partecipazione al progetto europeo BAYHEX); • la realizzazione e successiva sperimentazione di un sistema ibrido (fotovoltaico, eolico, batterie) installato presso una comunità isolata in Val Codera (SO); • il monitoraggio della tecnologia fotovoltaica con implementazioni dedicate presso la centrale fotovoltaica ENEL di Vulcano, in collaborazione con ENEA. Si ritiene che queste realizzazioni siano un bene imprescindibile per la Ricerca di Sistema ed ideali ‘palestre’ anche per future azioni di ricerca. Tra le numerose sperimentazioni condotte sugli impianti di generazione di energia elettrica, grazie alla collaborazione delle principali utilities nazionali, si citano: • la verifica in campo su turbine a gas industriali della tecnica della termografia impulsata per il controllo dell’ adesione dei rivestimenti ceramici a barriera termica sulle palette delle turbine a gas; • la sperimentazione di uno strumento innovativo basato sulla misura della carica elettrostatica per la misura della velocità e della portata del polverino di carbone in adduzione alle caldaia; • la sperimentazione di una tecnica di analisi delle vibrazioni per il monitoraggio delle condizioni di funzionamento dei mulini di carbone; • la sperimentazione su reflui reali di un sistema basato sull’utilizzo della nanofiltrazione per il trattamento delle acque reflue di desolforatori; • la messa a punto di tecniche innovative per la inibizione dei meccanismi di adesione del microfouling nei condensatori degli impianti termoelettrici. Tra le sperimentazioni in campo non vanno dimenticate le applicazioni presso inceneritori nazionali ed europei per verificare le prestazioni delle tecnologie innovative di protezione dei componenti critici. Infine, tra gli studi più significativi si citano: • la valutazione delle conseguenze della flessibilizzazione mediante un modello di calcolo, basato sull’analisi dei monitoraggi on-line e in grado di tener conto sia dei costi diretti evitati, sia dei maggiori oneri per manutenzione e per riduzione della vita utile, sia infine degli effetti sull’affidabilità e la disponibilità dell’impianto (con la collaborazione dell’Università di Roma);

• l’analisi di fattibilità sulla integrazione della combustione catalitica in microturbine (condotto con la collaborazione di Precise Combustion Inc.USA); • uno studio di fattibilità sul repowering con tecnologia ultra-super-critica di centrali esistenti (condotto con la collaborazione di Ansaldo Ricerche, Ansaldo Caldaie ed Ansaldo Energia); • la messa a punto di un database con interfaccia utente, che a partire dalle caratteristiche del carbone, indica la distribuzione dei principali microinquinanti nelle varie sezioni dell’impianto; • una analisi di fattibilità dell’integrazione tra un inceneritore ed un ciclo combinato a gas naturale, applicata ad un case study (con la collaborazione di AMSA e del Politecnico di Milano); • la realizzazione di un sito dedicato a dati e informazioni riguardanti piccoli impianti idrolelettrici (http://minihydro.ricercadisistema.it/); • una mappa della disponibilità idrica, in termini di curva di durata delle portate, per alcune aree campione (http://idroinfo.ricercadisistema.it); • una metodologia per la classificazione ecologica degli invasi secondo i criteri della direttiva europea sulle acque • lo sviluppo di un array per l’utilizzo di celle solari ad alta efficienza nel sistema concentratore a parabola Euro-Dish; • la modellazione di impianti integrati di gassificazione a ciclo combinato (IGCC) per la produzione di elettricità ed idrogeno; • lo studio della configurazione di impianti MultiMW con la tecnologia di celle a combustibile a carbonati fusi MCFC (con la collaborazione di Ansaldo Fuel Cells Co.); • gli studi sulle tecnologie a membrana per la separazione della CO 2 (condotti con la collaborazione del Politecnico di Milano e dell’Università di Genova) • una analisi delle problematiche relative alla Carbon Sequestration nell’ambito di iniziative internazionali.

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