Post by RevengeMi informerò sicuramente ma quello che lei mi indica è uno studio nulla
di funzionante; ha qualche indicazione che esistano macchine simili in
Italia da visitare? E se si dove?
Quindi il fatto che l'Italia sia indietro tecnologicamente diventa
un'argomento contro la "plausibilita'" della tecnologia ? Lei
sopravaluta l'importanza delle scelte italiane con riferimento al
consenso mondiale :-)
Post by Revenge"There are currently (2007) only two IGCC plants generating power in the
U.S.;
...
Post by RevengeQuindi come già detto stiamo parlando di qualcosa che non c'è ancora ...
Premetto che le ho fornito il sito wikipedia solo per darle una rapida
descrizione della tecnologia, per il resto vale la solita cautela
necessaria nel leggere wikipedia, specialmente sulla "freschezza" delle
notizie.
A parte il fatto che la notizia e' obsoleta (lo indicano anche che e'
riferito al 2007) ... traduco in italiano:
"Ci sono attualmente (anno 2007) solo due centrali IGCC generanti
energia negli Stati Uniti."
Mi pare che "... qualcosa che non c'e' ancora ..." e' preso molto alla
grande. Ma andiamo avanti: perche' nel 2007 non c'erano cosi' tante
centrali IGCC ? L'argomento e' lo stesso, anzi e' piu' serio, di quello
delle centrali termoelettriche in generale, anche con combustibili
liquidi o gassosi. Ovvero, se le centrali termoelettriche a ciclo
combinato hanno efficienze cosi' alte (fino al 60%), perche' non si
sostituiscono tutte quelle vecchie che arrivano a malapena al 40% ?
Si scrive tanto di risparmiare sullo stand-by che porterebbe un
risparmio di un magro 1% e non si fa nulla un fronte che potrebbe
incrementare la produzione di energia di ben un 50% ?!!! [passando dal
40% al 60% di efficienza, l'energia prodotta aumenta della meta' ...].
Si tratta di un problema di disponibilita' di risorse. Puo' vederlo come
mancanza di sufficiente capacita' produttiva/tecnica/progettuale per
varare le modifiche [per ogni centrale occorre fare un accurato progetto
ad hoc], oppure come insufficiente disponibilita' di materie prime
(financo l'umile cemento) sul breve termine (ovvero occorre scaglionare
i lavori negli anni), oppure come mancanza di risorse finanziarie, etc.
Del resto anche solo la costruzione di una centrale IGCC ha
problematiche simili a quella di una centrale:
"The main problem for IGCC is its extremely high capital cost, upwards
of $3,593/kW["
Il problema principale dell'IGCC e' il suo costo capitale estremamente
elevato, verso i USD3600/kW [non capisco il valore di rotti $3593 ...
forse il risultato di un "cambio monetario" ?] Dopotutto si tratta di
tre impianti in uno. L'impianto di gassificazione, il gruppo di
generazione turbogas, il gruppo di generazione a vapore. E' chiaro che
tutto questo "hardware" non e' regalato.
Ovvero, costruire una centrale IGCC costa molto di piu' di una centrale
a carbone, pero' una volta "costruita" produce un 50% di energia in piu'
e quindi si ripaga nel lungo termine. Finche' il carbone costa "poco"
(in senso relativo), gli investitori possono valutare di ignorare quel
50% di energia spreimibile in piu', se in cambio il risparmio di
investimento e' abbastanza. Ma se il prezzo dell'energia aumenta
abbastanza da spostare la bilancia verso l'"investimento", anche le
aziende elettriche potrebbero decidersi a costruire le nuove centrali a
carbone SOLO in formato IGCC.
E' evidente che se la collettivita' trova utile che da ogni tonnellata
di carbone consumata, si produce il massimo possibile di energia (gia'
solo questo riduce le emissioni per kWh prodotto), e poi con il bonus
addizionale di ridurre il particolato per unita di carbone bruciata,
ovvero una ulteriore riduzione percentuale delle emissioni per kWh
prodotto, allora avrebbe interessa ad operare nell'"invogliare" le
aziende elettriche verso l'IGCC (ove la scelta sia il carbone). E dalla
descrizione dei problemi si tratta di:
- ridurre il costo del denaro per la costruzione delle centrali IGCC
(ovvero tassi agevolati/bassi)
- fornire garanzia nel tempo sulla proprieta' delle centrali (questo nei
paesi politicamente instabili, come l'Italia)
- garantire un prezzo "minimo" del kWh elettrico prodotto
L'ultimo e' un'argomento interessante: se il prezzo oggi del kWh e'
interessante e farebbe optare per una IGCC, il finanziatore di una
centrale a carbone, pero' ha il problema se tale prezzo restera' valido
per il futuro. Voi direte: vista la tendenza, probabilmente il prezzo
del kWh tendera' a salire, altro che scendere. Ma il finanziatore,
specie se i soldi sono tanti, non puo' accontentarsi di queste ipotesi.
Ebbene, si potrebbe fare come per il fotovoltaico, garantire un prezzo
minimo per l'energia elettrica prodotta da centrali che superano il 50%
di efficienza (IGCC o ciclo combinato). Se il prezzo nel futuro
aumentera', per la collettivita' non ci sara' alcun costo, perche' il
minimo sara' inferiore al prezzo reale applicato. Se invece, per una
sorpresa della sorte, il prezzo scendesse, e' vero che i consumatori
dovrebbe pagare questo prezzo minimo garantito, ma e' anche vero che non
sara' un dramma (si tratta di una situazione in cui l'energia e' calata
di costo), e l'investitore si vede protetto dal rischio di avere
investito in una tecnologia ad alto rendimento, ma purtroppo di lungo
ammortamento. Insomma, garantire un prezzo minimo in questo caso e' una
soluzione di vantaggio per tutti e due, aziende e consumatori. Una
specie di polizza assicurativa.
In quanto allo stato della tecnologia, nel 2007 (o 2006 ?) era:
" ... the past year has seen Wabash River running reliably, with
availability comparable to or better than other technologies ..."
Cosa si puo' fare in Italia ? Si prende una centrale termoelettrica a
carbone, come quella di Federico II a Brindisi. Si tratta di quatto
sezioni a vapore di 660 MWe ognuna (totale 2640 MWe), sulla costa a
circa 12 km dalla città in località Masseria Cerano, e occupa un'area di
circa 270 ettari. Questa centrale e' alimentata "anche" a carbone.
Dal molo carbonifero di Costa Morena il carbone viene convogliato su un
nastro trasportatore che raggiunge il piazzale di stoccaggio della
centrale (in grado di contenere 750.000t di carbone). Il nastro (con una
capacità di 2000 t/h) si sviluppa in parte in trincea e in parte su
viadotto.
Modifica IGCC ?
Si tratta di costruire un'impianto gassificatore (unico o a quattro
sezioni, una per ogni gruppo, non ho idea di quale soluzione e' piu'
economica) con una portata pari al consumo delle attuali sezioni di
vapore piu' le perdite di gassificazione. Sottolineo che l'Italia ha una
esperienza sul funzionamento dei gassificatori che risale ai tempi
dell'autarchia (per gli americani si trattava invece di una novita').
Poi si tratta di costruire un numero di sezioni generatrici turbogas da
alimentare con il gas prodotto e di potenza sufficiente per riscaldare
il vapore per le 4 sezioni a vapore.
Ed ecco fatto l'impianto IGCC.
Dove sta il problema ? Che il gassificatore e le sezioni turbogas non
sono regalate, ma occorre pagarle. Esse si pagano con la maggiore
energia prodotta con la nuova efficienza.
Attualmente la centrale Federico II ha una efficienza teorica che mi
pare del 37% (2295 kcal/kWh ?, non il massimo, Civitavecchia, anche a
carbone, arriva al 42%) ed opera 24h su 24h. Infatti il basso costo del
carbone fa preferire la Federico II come centrale di base (e produce
600'000 tonnellate di cenere ogni anno, rivendute ai cementifici). Provo
a ricavare il fattore di capacita' dal carbone consumato: 6,1 milioni
di tonnellate nel 2005. Nell'ipotesi che si tratti di litantrace, il
contenuto energetico e' di 7.500-9.000 kcal/kg = 31,5-37,6 MJ/kg.
[Qualcuno ha informazioni sul tipo di carbone scaricato nel porto di
Brindisi ?]
Prendiamo un valore mediano di 34,5 MJ/kg, ovvero 34,5 GJ/t
percio' 6,1 Mt fanno 210 milioni di GJ di energia. Dall'efficienza del
37% concludiamo che sono stati prodotti 78 milioni di GJ di energia
elettrica. [Un generatore di 2640 MW di potenza, ovvero 2,64 GW, con un
fattore di capacita' ipotetico del 100%, nel giro di un'anno puo'
produrre 2,64 * 3600 * 24 *365 = 83,3 milioni di GJ di energia elettrica.
Percio' il fattore di capacita' della Federico II e' stato del 95% nel
2005].
Il primo passo della gasificazione e' la pirolosi ad oltre 400 gradi del
carbone, fatto in assenza di ossigeno. Il risultato sono un gas ricco di
idrogeno ed una scoria ricca in cabonio.
Nel secondo passo, la scoria viene gasificata a temperature di oltre 700
gradi, ottenendo ulteriore gas e ceneri. Se nella seconda fase si usa
ossigeno e non aria, il gas finale non subisce alcuna diluzione da parte
del azoto (di cui l'aria contiene quasi il 70%).
Le reazioni sono: C+O2 -> CO (ovvero una combustione parziale) e poi la
reazione con il vapore d'acqua: C+H2O -> CO + H2 (il cosidetto syngas,
gas sintetico). L'idrogeno prodotto dalla gasificazione e' un prodotto
con alto valore energetico, circa 121 MJ/kg, ovvero un combustibile ad
alta densita'. Questa miscela di monossido di carbone ed idrogeno e'
quello che poi viene mandato alla turbina.
Pero' l'impianto di separazione dell'ossigeno consuma circa il 20% della
potenza dell'intero impianto IGCC. All'atto pratico si puo' valure
l'efficienza del processo di gassificazione, incluso la penale della
produzione dell'ossigeno, intorno al 73%.
La turbina ha un'efficienza che e' intorno al 27%, percio' percio' il
risultato finale e' 0,27 * 0,80 = 21,6% di efficienza del ciclo
gassificazione + generatore turbogas. Poi il gas ad altissima
temperatura in uscita dalla turbina (e' l'alta temperatura la causa
della bassa efficienza di questa fase del ciclo) si scarica nelle
caldaie che produce il vapore per il ciclo finale.
Nel futuro, si pensa di modificare le reazioni nel modo seguente:
C + O2 -> CO
C + H2O -> CO + H2
viene fatto seguire:
CO + H2O -> CO2 + H2
ossia il risultato finale e' CO2 concentrato che viene catturato per via
chimica, ed idrogeno, che e' il combustibile finale per la turbina a
gas. A quel punto possiamo trasferire il CO2 catturato in depositi
sotteranei e la centrale a carbone non rilascia neanche piu' CO2
nell'atmosfera. Con questa ulteriore fase, l'efficienza della
gasificazione scendera' a circa il 73%.
Tornando alla centrale Federico II, il kit gasificatore + turbina ci
aggiunge un'efficienza del 21,6% che sommata al 37% iniziale ci darebbe
in ipotesi un 58,6%. E' piu' probabile che inefficienze nel
trasferimento del calore dagli scarichi della turbina alle caldaie
portino l'efficienza totale tra il 50% ed il 55%.
Prendiamo conservativamente un valore del 50%.
L'energia primaria fornita era di 210 GJ che con il 50% di efficienza ci
danno 105 GJ elettrici. Attualmente la produzione e' di 83,3 GJ percio'
il plus e' di 105-78 = 27 milioni di GJ elettrici, ovvero 7,5 milioni di
MWh all'anno (supposto che si mantenga il 95% di fattore di capacita').
Se prendiamo un valore di 50 euro/MWh, si tratta di un maggiore valore
di 375 milioni di euro all'anno. 3,75 miliardi di euro in 10 anni !!!
Notare che la mia scelta del Federico II e' per la sua moderata
efficienza iniziale. In questo modo siamo tranquilli che le modifiche a
monte del ciclo non vadano a peggiorare l'efficienza delle sezioni a vapore.
Post by RevengeSu questo concordiamo anche io non vorrei una centrale nucleare sotto
casa...
Non scherzo, quando scrivo che se vengo messo di fronte, vicino a casa
mia, alla scelta di un centrale termoelettrica a gas oppure una centrale
nucleare, ambedue in versione ultima tecnologia (filtri sofisticati per
quella a gas, sicurezza passiva per il nucleare), opto senza dubbi ed
immediatamente per la centrale nucleare.
R.L.Deboni