3/10 - Fossil fuels, CCS - Fundamentals of Energy Technology (Italian)

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Fossil fuels
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3/10 - Fossil fuels, CCS - Fundamentals of Energy Technology (Italian)

  1. 1. Luci ed ombre dei combustibili fossili mercoledì 14 marzo 2012, aula 110lez. 2, Seminario di Energetica, ITIS G. Marconi (Vr), dott. Riccardo Maistrello
  2. 2. Breve storia del petrolio Il primo ricorso al petrolio avviene per l‟illuminazione („800) In pochi decenni oltre 200 suoi derivati vengono utilizzati per gli usi più svariati (cosmetici, lubrificanti, cere etc.) A inizio „900 i prodotti più richiesti sono nafta e benzina, ancora oggi principali carburanti per l‟autotrazione Con l‟utilizzo per il riscaldamento e la generazione elettrica il petrolio arriva a coprire il 50% del fabbisogno primario di energia mondiale (anni „60) Negli ultimi 60 anni è stato affiancato da nucleare e gas (ed anche carbone, che alcuni davano per spacciato) che ne hanno eroso le storiche “quote di mercato”. In termini assoluti il consumo di petrolio è però sempre cresciuto. Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
  3. 3. Il petrolio oggi Il petrolio è rimasto fino ad oggi insostituibile in un settore fondamentale: quello dei trasporti L‟avvento dell‟auto elettrica e il potenziamento delle linee ferroviarie AV potrebbero finalmente affossare Consumo finale la potenza energia (mondo) – IEA incontrastata di di Energetica – 2010Marconi (VR) – dott. R. Maistrello Seminario ITIS
  4. 4. Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello Pregi del petrolio  Disponibile in abbondanza, nel passato e nel presente (e nel futuro?)  Facile ed economico da trasportare  Centinaia di derivati utilissimi (medicinali, candele, carburanti, solventi, plastiche, gomme etc.)  Densità energia/potenza elevatissima  Economico, a fasi alterne (e non ultimamente!)
  5. 5. Difetti del petrolio Esauribilità (è solo questione di tempo) Estremamente inquinante Distruttivo per l‟ambiente in caso di incidente (p.e. incidenti petroliere) Responsabile (non unico) dell‟effetto serra e del surriscaldamento globale (teoria) Prezzo volatile ed imprevedibileL‟OMS stima che l‟inquinamento atmosferico causi oltre 2 milioni di morti ogni anno. Trasporti, industrie e centrali termoelettriche sono le principali responsabili delle emissioni mortali. Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
  6. 6. Il petrolio sta finendo? Difficile dirlo! Prima o poi finirà, ma quando? È da più di 100 anni che si pronostica l‟esaurimento dei pozzi in anni differenti (anni „20, anni „80, 2000…) ma ogni volta le previsioni vengono smentite dai fatti e posticipate. Gli studi attuali concordano sul fatto che NON SI SIA ANCORA RAGGIUNTO IL PICCO DI PRODUZIONE. Vengono inoltre costantemente scoperti nuovi giacimenti e nuove tecnologie estrattive che permettono di aumentare e massimizzare l‟estrazione dai giacimenti, anche da quelli già dismessi. Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
  7. 7. “Ghiaccio bollente – I nuovi pozzidell‟Artico” Lo scioglimento dei ghiacci artici (- 50% dal 1950) rende accessibili nuovi giacimenti prima irraggiungibili… e comincia una nuova corsa all‟oro nero. Nel Mar Artico, US Geological Survery stima: ◦ 90‟000‟000 barili petrolio ◦ 47‟000‟000‟000 m3 gas naturale Tecnologie via via migliori permettono di cercare il petrolio sempre più in profondità, soprattutto nei mari e negli oceani finora poco esplorati Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
  8. 8. Stime attuali (2010) Esaurimento petrolio: 60 anni(riserve provate 2006 = 38 anni) Esaurimento gas naturale: 80 anni(riserve provate 2006 = 63 anni) Esaurimento carbone: 160 anni(riserve provate 2006 = 147 anni)→Ma in realtà è impossibile saperlo, la nostra storia recente è costellata da previsioni grossolane ed errate, le variabili in gioco sono troppe: aumento della popolazione e dei consumi procapite, aumento dei rendimenti e delle efficienze, nuovi trasporti, nuove tecnologie esplorative/estrattive, stabilità geopolitica etc. Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
  9. 9. L’età della pietra non è finita perché sono finite lepietre e l’età del petrolio non finirà perché è finito ilpetrolio.Ahmed Zaki Yamani (ministro petrolio Arabia Saudita) Fosse per me, metterei i miei soldi sull’energia solare. Che fonte di energia! Spero che non dovremo aspettare che petrolio e carbone finiscano per metterci mano. Thomas Alva Edison (inventore) Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
  10. 10. Carbone pulito… si può? L‟era dei combustibili fossili non terminerà a causa della loro scomparsa. Un‟inversione tecnologica (e culturale) dovrà avvenire prima dell‟esaurimento delle risorse “sporche” che oggi utilizziamo per produrre energia, con gravi danni per l‟ambiente e per la nostra salute. Sostituire oggi con risorse rinnovabili e meno inquinanti quelle esauribili non è però possibile, e forse non lo sarà nemmeno in futuro per una serie di questioni tecnico-economiche: densità energia/potenza, volatilità dell‟approvvigionamento ed ore equivalenti di funzionamento, etc. Negli ultimi decenni ha cominciato a farsi largo un‟idea: continuare ad utilizzare le fonti fossili ma catturare gli inquinanti prodotti dalla loro combustione, segregandoli in depositi geologici a prova sicuri. Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
  11. 11. Carbon Carbon Capture Capture & & Sequestratio Storage nCatturae sequestrodell‟anidride Seminario di Energetica – ITIScarbonica Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
  12. 12. Come funziona?1. Separazione dell’anidride carbonica dal combustibile, prima o dopo la combustione.2. Concentrazione della CO2 e compressione a pressioni altissime.3. Trasmissione via gasdotto a giacimenti esauriti o acquiferi salini.4. Iniezione nel giacimento, che ne diventa la “tomba”.5. Monitoraggio costante delle condizioni di stoccaggio della CO2 per prevenire perdite e fuoriuscite. Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
  13. 13. Caratteristiche del giacimento Sito a grande profondità (almeno 800 metri): ◦ distanziamento dalle falde acquifere potabili; ◦ CO2 a stadio supercritico (intermedio gas/liquido); Costituito da rocce e minerali porosi, che possano assorbire la CO2, circondati da strati rocciosi impermeabili che ne impediscano la fuga. Iniettare CO2 (o altre sostanze, p.e. acqua) ad alta pressione in giacimenti già sfruttati può permettere di estrarre altro petrolio: questo avviene già dagli anni ‟70, negli USA per esempio. di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello Seminario
  14. 14. Estrazione del petrolio Oggi nel mondo si riesce ad estrarre non più del 40% del greggio presente in un giacimento, e già questo risultato è ottenuto iniettando gas o acqua in pressioni elevate. L‟iniezione di CO2 innalza questo limite! Iniettare CO2 aiuta anche a recuperare più metano dai giacimenti di gas. Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
  15. 15. Un giro per il mondo…  Il primo progetto su scala commerciale risale al ‟96Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello (ancora attivo, Mare del Nord, Sleipner, Norvegia). ◦ 1‟000‟000 tonnellate CO2 sequestrata ogni anno Natural gas produced at the Sleipner West field naturally contains about 9.5% CO2, which has to be removed to get the gas to saleable /vendibile/ quality. Instead of venting the separated CO2 to the atmosphere, where it would add to the greenhouse problem, Statoil, the operators of the field, and their partners decided to inject it down a 3 km-long well and store it in a porous and permeable reservoir rock called the Utsira Sand. About a million tonnes of CO2 per year is prevented from entering the atmosphere in
  16. 16. Marconi (VR) – dott. R. Maistrello Weyburn Carbon Dioxide Sequestration Project (Stati Uniti)Seminario di Energetica – ITIS Since September 2000, carbon dioxide (CO2) has been transported from the Dakota Gasification Plant in North Dakota through a 320-km pipeline and injected into the Weyburn oilfield in Saskatchewan, Canada. The CO2 has given the Weyburn field, discovered 50 years ago, a new life: 155 million gross barrels of incremental oil are slated to be recovered by 2035 and the field is projected to be able to store 30 million tonnes of CO2 over 30 years. CO2 injection began in October of 2005… Molto bello ma nel gennaio 2011 si è diffuso il panico a seguito del ritrovamento di animali morti ed una insolita diffusione di alghe. Le prime indagini hanno fatto pensare a fughe di CO2 dai giacimenti sotterranei, ma non ci sono ancora dati definitivi.
  17. 17. Problema 1: costa troppo E‟ tutto molto interessante e ad uno stato di avanzamento tecnologico notevole: negli USA ci sono già 2500 km di gasdotti dedicati al solo trasporto di CO2 e si sequestrano in media 30 milioni di tonnellate/anno.MA il sequestro della CO2 costa moltissimo, catturarladalle numerosi fonti che la producono e separarla daglialtri inquinanti è costosissimo (circa 50-60 $/ton –2006).Occorrerebbe sviluppare grosse economie di scala:producendo moltissima CO2 diverrebbe più economicotrattarla, processarla e stoccarla in profondità →paradosso! Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
  18. 18. Problema 2: sarà sicuro?Marconi (VR) – dott. R. MaistrelloSeminario di Energetica – ITIS MA ci sono forti dubbi sulla sicurezza del processo. Davvero l’anidride carbonica così stoccata non fuoriuscirà… mai? C’è un parallelismo con la questione delle scorie nucleari: esistono giacimenti realmente affidabili a prova di attentati, terremoti, tsunami, eruzioni e sconvolgimenti climatici? O è un po’ come nascondere la polvere sotto il tappeto, per risolvere apparentemente un problema sul momento, destinato a non ci sono state50-100 anni Finora ripresentarsi tra fughe magari? accertate, i giacimenti oggi utilizzati avevano già stoccato per migliaia di anni prodotti più difficili da trattenere della CO2, come il gas metano… ma il
  19. 19. Futuro Grandi aspettative su CCS (IPCC, ONU, UE etc.) come soluzione parziale (non si può catturare tutta la CO2 emessa da infinite sorgenti puntiformi) Sperimentazioni su scala commerciale, anche in Italia: ◦ Impianto CCS Enel http://www.youtube.com/watch?v=LEfsCxbmJYE Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
  20. 20. Fonte: Con tutta l’energia possibile, Leonardo Maugeri, S&K Enel video AmbientEnergia nr. 1, Dicembre/Gennaio 2012 L‟editore srl

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