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Rassegna delle attività di ricerca in atto a livello internazionale in merito alle problematiche di utilizzo del carbone per la generazione di energia elettrica

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Rassegna delle attività di ricerca in atto a livello internazionale in merito alle problematiche di utilizzo del carbone per la generazione di energia elettrica

Il rapporto documenta un’attività di ricerca svolta nel 2008 nell’ambito del progetto “Tecnologie per il carbone pulito” dell’Area “PRODUZIONE E FONTI ENERGETICHE”, una delle quattro Aree di ricerca definite nell’accordo di programma triennale tra il Ministero per lo Sviluppo Economico e CESI RICERCA S.p.A. stipulato il 21 giugno 2007. L’indagine svolta ha avuto lo scopo di tracciare un quadro aggiornato ed organico delle attività di ricerca in corso o programmate a livello planetario sulle problematiche dei grandi impianti di generazione di energia elettrica con utilizzo del carbone come fonte energetica. Sono emersi tre filoni fondamentali di ricerca. Il primo e di gran lunga il più rilevante è sicuramente quello della cattura e sequestro della CO2 (“Carbon Capture and Storage”), su cui si concentrano le maggiori risorse, con tematiche molto ampie e diversificate, sulle quali alla ricerca di base e di laboratorio si affiancano progetti dimostrativi con la prospettiva di impianti di scala commerciale. Il secondo filone è individuabile nello sviluppo di tecnologie di utilizzo avanzato del carbone, con più alta efficienza e più basse emissioni. La ricerca in tal senso è indirizzata ad impianti USC, IGCC e, in minor misura, ad impianti a letto fluido. Questo filone è molto spesso, ma non necessariamente, in sinergia con il precedente. Un terzo filone è individuabile nel miglioramento dell’esistente, con focalizzazione sugli aspetti di affidabilità e ulteriore contenimento delle emissioni. Le tematiche preferenziali fanno riferimento al controllo avanzato, a strumentazioni innovative per il monitoraggio e la diagnostica e a migliorie inerenti i processi di combustione e trattamento fumi. La problematica dominante è indiscutibilmente costituita dalla cattura e sequestro della CO 2 , che costituisce la motivazione di fondo per la gran parte delle ricerche in atto, finalizzate alla implementazione degli indirizzi generali in materia di contenimento delle emissioni dei gas serra emanati dagli organi istituzionali dei vari paesi o della Comunità Europea. Acquisisce interesse crescente anche la possibilità di estrarre dal carbone idrogeno e combustibili liquidi oltre che energia elettrica, ai fini di una maggiore indipendenza energetica dal petrolio nel settore trasporti ed in una prospettiva futura della cosiddetta “economia dell’idrogeno”. Altre attività di ricerca sul miglioramento degli impianti attualmente in esercizio, pur sempre presenti, si possono considerare nel complesso minoritarie. Le ricerche sulla cattura della CO2 si muovono su tre distinte direttrici, individuabili nella cattura “post- combustione”, nella combustione in ossigeno (oxy-fuel) e nella cattura “pre-combustione” associata ai processi di gassificazione. Anche il miglioramento della efficienza degli impianti tradizionali a polverino di carbone, esistenti o di nuova costruzione, si integra in questo quadro e si concretizza negli sviluppi di cicli USC con obiettivi di temperature e pressioni vapore sempre più elevati. Oltre ovviamente alle problematiche intrinseche alla cattura della CO2 nei tre casi e allo sviluppo dei relativi processi, anche dal punto di vista delle problematiche impiantistiche, lo sviluppo delle relative tecnologie implica considerevoli attività di ricerca su nuovi materiali e standard di prova dei medesimi, su modelli chimico/fisici di base dei processi e sui conseguenti simulatori di processo, con cui verificare a calcolo le potenzialità di esercizio flessibile dei nuovi impianti e mettere a punto nuovi e più integrati algoritmi e protocolli di controllo automatico. L’indagine, condotta essenzialmente con ricerche in rete, ha preso inevitabilmente spunto da primari enti di ricerca come DOE ed EPRI, nonché dai programmi di ricerca finanziati dalla Comunità Europea, per poi proseguire con l’esame di altri importanti istituti od enti di ricerca nazionali di Canada, Australia, Cina e Giappone, paesi per motivi diversi particolarmente interessati alle tematiche del carbone come fonte fossile di energia. Sono poi stati passati in rassegna alcuni dei principali costruttori del macchinario e sono stati esaminati gli atti di recenti conferenze internazionali del settore. Nei diversi casi i risultati sono stati documentati con puntuale citazione delle fonti, cercando di evidenziare gli argomenti di più immediato interesse, anche in ordine alle risorse impegnate nella conduzione delle ricerche in esame.

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