Analisi e modellazione di impianti di produzione elettrica a ... - Enea

RICERCA DI SISTEMA ELETTRICO pag. 13 di 177
Tema di ricerca 5.2.5.2 “Centrali a polverino di carbone - Riduzione costi”
Analisi e modellazione di impianti di produzione elettrica a carbone equipaggiati con sistemi CCS
Dai calcoli risulta che i 3408 MJ di carbone consumati nel 2009 hanno comportato un aumento di
circa 0,62 ppm l’anidride carbonica in atmosfera; se si considera tutto il fabbisogno mondiale di
combustibili fossili del 2009 come coperto dal solo carbone si ottengono, procedendo con lo stesso
calcolo, circa 1,8 ppm. Infine, nell’ipotesi di completo sfruttamento delle riserve del carbone per
coprire l’intero fabbisogno globale di fossili, si ottiene che in 41 anni (tabella 1.2) la concentrazione
aumenterebbe di 73,4 ppm, passando dagli attuali 387,2 a 460,6 ppm! Inoltre questi calcoli
approssimativi non tengono conto della crescita prevista della domanda di energia primaria,
ipotizzando una crescita del 2% annuo si potrebbe ottenere un valore di concentrazione che si
avvicina ai 1000 ppm.
Il valore ottenuto nel calcolo ottimistico sarebbe già al di sopra dell’obiettivo posto dall’IEA,
secondo cui la quota limite per evitare danni irreversibili al pianeta è di 450 ppm, in quanto
l’aumento di temperatura media atmosferica sarebbe inferiore ai 2°C rispetto ai valori del XIX
secolo.
Tirando le somme, dal punto di vista economico è conveniente tornare al carbone, mentre
considerazioni ambientali tendono a sconsigliarlo; è evidente quindi che le modalità dell’utilizzo di
tale fonte devono essere diverse da quelle prettamente consumistiche degli anni della rivoluzione
industriale, ma devono utilizzare tecnologie sempre più avanzate per la salvaguardia ecologica.
Le suddette considerazioni hanno portato recentemente a un notevole sviluppo delle “clean coal
technologies”, che concretizzano da un lato i risultati del progresso tecnologico nel campo dei
processi di abbattimento degli inquinanti prodotti dalle centrali, e d’altro canto si giovano del
miglioramento delle efficienze energetiche legate all’innovazione dei cicli termodinamici.
Tra tali tecnologie, quelle che rivestono il ruolo principale nel settore della generazione elettrica
possono essere suddivise in tre grosse categorie: gli impianti a vapore supercritici a polverino di
carbone, i processi di combustione in letto fluido e i processi di gassificazione; tali tecnologie, che
saranno descritte in modo dettagliato nei prossimi capitoli, consentono al giorno d’oggi una
produzione di energia elettrica con efficienze generalmente comprese tra il 40 e il 50%, quindi con
minori emissioni grazie al minor consumo di carbone.
La scelta della strategia di riduzione delle emissioni specifiche dipende in larga misura dalle
caratteristiche del sistema di generazione esistente, dai prezzi dei combustibili e dai costi delle
tecnologie disponibili. L’approccio alla riduzione delle emissioni di CO2 prodotta da impianti di
generazione di energia elettrica alimentati con combustibili fossili non può che essere di tipo
integrato, potendo contare su un ventaglio di tipologie di intervento legato sia all’aumento
dell’efficienza di conversione e l’utilizzo di biocombustibili (solidi, liquidi e gassosi) in cocombustione,
che soprattutto, in una prospettiva temporale più ampia, alle tecnologie CCS (carbon
capture & storage) con cattura e confinamento di parte o tutta la CO2 prodotta.
Come si vedrà meglio in seguito, la cattura dell’anidride carbonica si addice particolarmente ad
impianti a carbone per due motivi dati essenzialmente dal minor costo della fonte rispetto agli altri
fossili consente di tollerare maggiormente i costi aggiuntivi e dalla maggiore intensità del carbonio
pesente nel combustibile che porta a emissioni e concentrazioni più elevate di CO2, la cattura risulta
più efficace e diminuisce il suo costo specifico (per ton CO2 evitata).