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

RICERCA DI SISTEMA ELETTRICO pag. 29 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
Tabella 3.1 – Parametri funzionali degli impianti convenzionali e avanzati a carbone – Fonte [12]
L’obiettivo prefissato per il prossimo futuro è quello di raggiungere efficienze di conversione
dell’ordine del 50%, utilizzando leghe a base di nichel e cromo (materiali austenitici) per la
realizzazione dei componenti soggetti alle temperature maggiori, che verrebbero incrementate fino a
700°C. Per raggiungere tale obiettivo esistono a livello mondiale diversi progetti ambiziosi. Un
esempio in questo senso è fornito dal progetto AD700 (Advanced 700°C Pulverized Coal-Fired
Power Plant) al quale prendono parte numerose aziende europee ed a cui partecipano anche ENEA
(nel campo dei materiali) e CESI RICERCA con l’obiettivo di incrementare la temperatura massima
del ciclo fino a 700°C e la pressione a 375 bar, ed un aumento dell’efficienza fino al 50÷55% su
taglia commerciale compresa tra 400 e 1000 MWe [11].
L’aumento del rendimento di impianto all’aumentare delle condizioni termodinamiche è dovuto
essenzialmente al fatto che il calore ottenuto dalla combustione del carbone viene fornito al fluido
di processo a una temperatura mediamente superiore, con conseguente aumento della qualità del
calore stesso e quindi aumento dell’efficienza di trasformazione in energia primaria (secondo
principio della termodinamica).
Ci si concentrerà in seguito sulla categoria degli impianti supercritici, sia perché costituisce la
tecnologia attualmente più richiesta in termini di impianti realizzati o in fase di costruzione, sia
perché ne fa parte l’impianto studiato e modellizzato nel presente lavoro di tesi, con lo scopo di
accertare la fattibilità di una cattura di anidride carbonica post-combustione, e in seguito di
confrontare tale impianto con un IGCC di stessa taglia operante con e senza cattura precombustione.
Lo schema generale di un impianto supercritico è riportato in figura 2.3. L’unica differenza visibile
rispetto a uno schema subcritico sta nella caldaia, che non prevede la sezione di vaporizzazione e
inoltre ha una diversa disposizione per RH e SH, che, dovendo raggiungere temperature maggiori,
devono intercettare il fumo in zone più vicine alla combustione. Una differenza non visibile nello
schema sta nei materiali, che, nella zona di scambio termico più calda, devono essere più resistenti a
picchi di temperatura, sollecitazioni termiche e pressioni superiori a 200 bar.