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Potenziali applicazioni delle tecnologie dell’idrogeno nella valorizzazione di rifiuti e biomasse

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Potenziali applicazioni delle tecnologie dell’idrogeno nella valorizzazione di rifiuti e biomasse

Il presente rapporto riporta i principali risultati di uno studio sullo stato dell’arte e sulle prospettive dell’utilizzo delle tecnologie dell’idrogeno per la valorizzazione di rifiuti e biomasse, svolto da RSE in collaborazione con il Politecnico di Milano. Si sono valutati indici prestazionali e bilanci energetici di impianti di conversione di biomassa in biocombustibili e/o idrogeno ed inoltre un caso studio sull’integrazione di un elettrolizzatore in un impianto di incenerimento di rifiuti.

Il lavoro si focalizza su diversi processi per la produzione di H2 da biomasse e/o rifiuti. Esso si divide in tre parti: bio-combustibili e idrogeno da gassificazione di biomassa; panoramica delle tecnologie per la produzione di H2 da rifiuti; analisi di un caso studio di elettrolizzatore in un impianto di incenerimento (Waste-to-Energy – WTE).
L’analisi condotta ha consentito di evidenziare come i processi di conversione della biomassa basati sulla gassificazione, difficilmente competitivi economicamente senza adeguata normativa di supporto, possono rappresentare un sistema versatile che ha la potenzialità di aumentare la resilienza di un sistema energetico rinnovabile. Si evidenziano i seguenti punti di interesse:
– I sistemi “biomass-to-X1” sono adatti ad essere integrati con elettrolizzatori in sistemi “power & biomass-to-X2”, in grado di aumentare lo sfruttamento del carbonio biogenico (fino a valori di carbon efficiency superiori al 90%), incrementando la produzione di biometano, bio-metanolo o altri bio-combustibili nelle ore con abbondanza di energia elettrica rinnovabile.
– I sistemi “biomass-to-X” si prestano ad una gestione flessibile, potendo co-produrre idrogeno, elettricità o un prodotto a base di carbonio, seguendo la domanda di mercato e contribuendo alla fornitura di servizi ancillari, il che aumenta il valore di tale soluzione per il sistema elettrico
– I sistemi “biomass-to-X” generano un eccesso di CO2 biogenica che può essere sequestrata permanentemente con sistemi di carbon capture and storage (CCS), ottenendo così emissioni nette negative di gas serra. L’integrazione con infrastruttura CCS è da considerarsi la soluzione preferibile per impianti di produzione di bio-idrogeno.

L’analisi delle varie tecnologie a diverso grado di sviluppo e che sfruttano i rifiuti per ottenere idrogeno o biocombustibili, ne identifica sostanzialmente due principali: quelle basate su pirolisi/gassificazione e quelle che adottano la presenza di un trattamento con plasma, con risultati incerti dal punto di vista della fattibilità economica (si tratta di processi estremamente energivori).
Per quanto riguarda lo studio di integrazione di un elettrolizzatore in impianto di incenerimento rifiuti si è fatto riferimento all’impianto di termovalorizzazione SILEA di Valmadrera (LC) su cui è stata condotta un’analisi di fattibilità tecnico-economica. La valutazione economica mostra come, nell’ipotesi di un costo dell’energia prelevata dalla rete pari a 120 €/MWh e un costo-opportunità dell’energia prelevata dal termovalorizzatore pari a 57.5 €/MWh, il sistema alcalino risulti economicamente più vantaggioso rispetto all’elettrolizzatore SOEC ad alta temperatura. Nel caso mid-term (considerando le prospettive economiche delle tecnologie nel medio periodo) il vantaggio del sistema alcalino va scemando e le due tecnologie a bassa ed alta temperatura risultano economicamente equivalenti.

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