Il presente rapporto descrive alcune attività di Ricerca di Sistema svolte nell’ambito del Progetto “Produzione e Fonti Energetiche” – Work Package 4.1 “Centrali elettriche per la produzione di energia elettrica e idrogeno” volto allo sviluppo di tecnologie per l’uso pulito del carbone in Centrali Termoelettriche a “zero emissioni” e indirizzato su un impianto di tipo IGCC per la coproduzione flessibile di energia elettrica ed idrogeno con cattura della CO2. Questo lavoro si colloca nell’ambito di una attività volta allo sviluppo di tecnologie per l’uso pulito del carbone in Centrali Termoelettriche a “zero emissioni”. L’approccio è quello di indirizzarsi su un impianto a carbone di tipo IGCC per la coproduzione flessibile di energia elettrica ed idrogeno con cattura della CO2. L’obiettivo dell’attività è lo studio del controllo e delle manovre di esercizio della Centrale e la verifica del progetto. L’analisi delle manovre trae la sua motivazione dalle ipotizzate modalità di esercizio dell’impianto. Per questo scopo sono stati messi a punto gli strumenti necessari per la realizzazione di un simulatore dell’impianto che ne rappresenti il funzionamento stazionario e dinamico in condizioni sia normali che di emergenza. L’attività si è sviluppata in parallelo allo studio allo studio di fattibilità ed in particolare alla progettazione di massima del processo della Centrale ([1]). Innanzi tutto è stata realizzata una piattaforma PC/Linux con l’ambiente di sviluppo e di simulazione LegoPST ed è stato implementato su questa piattaforma l’upgrading di un simulatore dinamico di un tipico impianto IGCC di grossa taglia (350 MWe), avente prestazioni e caratteristiche analoghi ad un simulatore per addestramento. Con questo simulatore è possibile effettuare e seguire in dettaglio le manovre più significative nella gestione della Centrale, comprese fra le condizioni di impianto fermo ed in equilibrio termico con l’ambiente circostante e impianto a piena potenza. L’impianto IGCC si basa su tecnologia, materiali e soluzioni tecniche che, pur non essendo di larga diffusione (solo pochi impianti in esercizio al mondo), sono tuttavia commercialmente in uso e disponibili. Ciò rende tale simulatore adatto a configurarsi come riferimento sia durante lo sviluppo di quello dell’impianto della Centrale di coproduzione in oggetto, sia nelle analisi dei risultati dei transitori che saranno effettuati con il simulatore della Centrale di coproduzione come supporto della sua progettazione. Un secondo risultato riguarda la definizione della topologia del simulatore della Centrale di coproduzione (analisi della documentazione dell’impianto, suddivisione dell’impianto in sottosistemi, definizioni dei modelli di processo associati ai diversi sottosistemi). Sulla base dei primi risultati ottenuti dallo studio di fattibilità della Centrale si è effettuata una prima suddivisione in due sezioni per lo sviluppo del simulatore

associato: la prima è associata al macchinario e ai processi connessi con il trattamento del carbone per ottenere l’idrogeno e la seconda è relativa all’utilizzo dell’idrogeno per la produzione di energia elettrica. Allo stato attuale è stato realizzato il modello di questa seconda sezione che sostanzialmente rappresenta un impianto a ciclo combinato costituito da due Turbogas, ognuno dotato di un proprio Generatore di Vapore a Recupero del tipo a sviluppo orizzontale con due livelli di pressione ed evaporatori a circolazione naturale, e da un’unica turbina a vapore. Sono inoltre stati realizzati alcuni modelli di processo per alcuni sottosistemi della Centrale che attualmente non sono disponibili. Essi riguardano il sistema di estrazione e purificazione dell’idrogeno mediante Pressure Swing Adsorber (PSA) e il sistema per il trattamento del gas di sintesi inteso a trasformare (shift reaction) l’ossido di carbonio in idrogeno ed anidride carbonica. [1] Fattibilità tecnico-economica della Centrale per la coproduzione di elettricità e idrogeno con cattura della CO 2 . Rapporto RdS. 2006 . Prot. N. 07000557.