Il progetto CCS di Enel

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Il progetto CCS di Enel

  1. 1. Il Progetto CCS di EnelBrindisi, 1 marzo 2011
  2. 2. Le emissioni di CO2 nel mondo (2010)Fonte: US Energy Information Administration 1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel
  3. 3. Contesto: il cambiamento climatico Emissioni di CO2 e gli obiettivi UE di riduzioneSCENARIO INERZIALE IEA 1 OBIETTIVI DI KYOTO/EU 2020 • Obiettivi di Kyoto: -8% in Europa delle 42,5 emissioni di gas serra nel periodo 2008-2012 rispetto ai livelli del 1990 GtCO2 5,2 +45% • Obiettivi Unione Europea 3,5 • Riduzione delle emissioni di gas serra 29,3 -20% rispetto ai valori del 1990 5,6 16,7 • Incremento da fonti rinnovabili 20% dei consumi energetici finali 3,8 • Incremento dell’uso di bio-combustibili 8 10% utilizzo bio-combustibili nel settore dei trasporti 17,2 • Incremento dell’efficienza 11,9 -20% rispetto ai consumi tendenziali di energia primaria al 2020 (non vincolante) 2008 2035 Altri Cina+India UE USA Un obiettivo globale richiede un approccio globale 1. Fonte: IEA 2010, World Energy Outlook 2010 1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel
  4. 4. Gli scenari dell’IEA (2010) > 6°C ~ 2°C Nel caso di “business as usual” (Current Policies Scenario) si raggiungeranno valori di concentrazione di CO2 superiori a 450 ppm: per non superare questo valore è necessario ridurre le emissioni globali di CO2 di circa il 50% nel 2035. Il contributo della cattura (CCS) peserà per il 19% ed avrà la stessa importanza delle rinnovabili per la riduzione della CO2 41 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel
  5. 5. Cattura e Sequestro della CO2 (CCS) Cos’è la CCS? • Le ciminiere non funzioneranno più in maniera tradizionale • La CO2 sarà separata dai gas in uscita dalle centrali elettriche, da acciaierie, cementerie (e altre industrie pesanti) compressa e liquefatta • Appositi condotti permetteranno il trasporto della CO2 dagli impianti a formazioni geologiche profonde dove la CO2 verrà sequestrata permanentemente Non possiamo rinunciare ad utilizzare il carbone, essendo questo il combustibile fossile più abbondante ed economico È quindi necessaria una vera e propria rivoluzione tecnologica1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 5
  6. 6. Cattura della CO2 Soluzioni possibiliOpzioni Cattura Compressione e stoccaggio1 Cattura CO2 Carbone post- Caldaia USC Trattamento Cattura CO2 Aria convenzionale fumicombustione2 Ciclo ST Trasporto e CO2 Pulizia e stoccaggioCombustione CO2 in compressione Carbone Combustione CO2 / H2O Trattamento Condensaz. della CO2 ossigeno Ossigeno (gen. vapore) fumi ricircolo3 Cattura Combustibile Gassificazione Pulizia fumi e Cattura CO2 Ciclo combinato con Ossigeno turbina a idrogeno pre- CO shiftcombustione CO2 1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 6
  7. 7. Opzioni di stoccaggio Dove e quanta CO2 possiamo immagazzinare nel sottosuolo? Stoccaggio geologico• Campi petroliferi e riserve di gas esausti, campi di estrazione di Petrolio e Gas Naturale (Enhanced Oil/Gas Recovery EOR/EGR): 930 GtCO2• Acquiferi salini on-shore ed off-shore: ~ 10.000 GtCO21)• Bacini di carbone non sfruttabili (Enhanced Coal Bed Recovery ECBM): 30 GtCO2 Fonte: IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change1) Giga-Tonnellate di CO2, 1 Gt = 1 miliardo di tonnellate 1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 7
  8. 8. Come possiamo iniettare grandi quantità di CO2?Quando viene iniettata nel sottosuolo,la CO2 si trasforma in un fluido densosupercritico a circa 800 m diprofondità. 800 m 800 mIl suo volume si riduce drasticamenteda 1000 m3 in superficie sino a 2.7 m3alla profondità di 2000 m.Questa riduzione di volume è uno deifattori che rende interessante lostoccaggio geologico di ingentiquantità di CO2. Fonte: CO2GeoNet1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 8
  9. 9. Meccanismi di cattura Cosa accade alla CO2 una volta che si trova nel sito di stoccaggio?100 % 0% 1 10 100 1000 10000 anni Intrappolamento Intrappolamento Intrappolamento Intrappolamento strutturale nei pori (residuale) per dissoluzione minerale 1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 9
  10. 10. Cattura post-combustione1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 10
  11. 11. La cattura postcombustione Dalla cattura a valle della centrale allo stoccaggio Cattura mediante assorbimento conUnità TE Compressione Iniezione Acquifero salino composti amminici e trasporto CO2 path 1 km Cap rock - strato impermeabile CO 2 1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 11
  12. 12. La strategia di sviluppo della tecnologia di cattura Laboratorio Impianto Pilota Impianto Demo Misure specialistiche Impianto di laboratorio Pilota industriale Porto Tolle (Brindisi) C.le Brindisi Sud Applicazione Fumi : 2 Nm3/h Fumi : 10.000 Nm3/h Fumi : 810.000 Nm3/h CO2 : 0.4 kg/h CO2 : 2500 kg/h CO2 : 180.000 kg/h Modellistica matematica- Verifica principi di base - Verifica performance - Dimostrazione commerciale- Messa a punto metodiche - Analisi delle emissioni - Scale-up del progetto analitiche - Test processi innovativi -Trasferimento know-how ad - Sviluppo e validazione ingegneria per utilizzo nella modelli componente e realizzazione riduzione del pocesso rischio e del costo 1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 12
  13. 13. Impianto pilota da laboratorioPresso i laboratori del centro Ricerche diBrindisi è stato realizzato un pilota da 2Nm3/h, basato sulla tecnologia di cattura dellaCO2 con sorbenti liquidi.Si tratta di un prototipo altamente versatile,concepito per permettere di testare sorbenti dinatura diversa prima che questi venganoutilizzati sull’impianto da 10.000 Nm3/h dellacentrale Federico II. Effettuati ad oggi test di assorbimento/stripping della CO2 da gas simulato su soluzioni di MEA fino al 40%,w In corso test su sorbenti di tipo innovativo 1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 13
  14. 14. Attività R&D di supporto al progetto Accordo strategico Eni – Enel sulla CCS IL 21 ottobre 2008, Eni ed Enel hanno firmato un accordo di collaborazione strategico per sviluppare tecnologie per la cattura, il trasporto e lo stoccaggio geologico della CO2 e per accelerare lo sviluppo della CCS. L’obiettivo di questa collaborazione è: Realizzare il primo progetto integrato in Italia che, utilizzando infrastrutture esistenti, combini il pilota di cattura dell’Enel a Brindisi ed il pilota Eni per l’iniezione in un campo di gas esausto a Cortemaggiore (Piacenza), per fare un test su tutte le fasi del processo e verificarne le problematiche autorizzative. Sviluppare uno studio di fattibilità dettagliato per la realizzazione di un impianto dimostrativo integrato di cattura nella centrale di Porto Tolle Sviluppare una valutazione il più possibile accurata delle potenzialità di stoccaggio della CO2 in Italia1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 14
  15. 15. Progetto pilota integrato Eni - Enel CORTEMAGGIORECattura – Impianto pilota di Brindisidi cattura post-combustione inesercizio sperimentale da febbraio2011, in grado di trattare 10.000 Nm3di fumi e di separare fino a 8.000 t/adi CO2Liquefazione – Liquefazione dellaCO2 e sistema di stoccaggio BRINDISIcriogenico da installare a Brindisi peril trattamento della CO2 prodottadall’impianto pilota di catturaTrasporto – Pipeline pilota per provedi trasporto della CO2 da installare aBrindisi.Stoccaggio – Negli stoccaggi di gasdell’ENI a Cortemaggiore (Piacenza).1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 15
  16. 16. Impianto pilota di cattura della CO2 CaminoSchema del processo Fumi Desolforatore Desolfora- Separazione CO2: Sezione zione e Assorbimento e di prelievo abbattimento particolato strippaggio • Portata di gas trattata: 10.000 Nm3/h • Capacità: 2,5 ton/h ; circa di 8.000 ton CO2 per anno. CO2 – Post • Tecnologia di cattura: post combustione con ammine trattamento • Efficienza di abbattimento CO2 : 90% • Realizzazione e Commissioning: 2009-2010 • Entrata in esercizio sperimentale: feb. 20111 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 16
  17. 17. Impianto pilota di cattura della CO2 Lay-out Strippaggio CO2 Colonna di strippaggio- 1.2 m diametro interno- 3 sezioni di riempimento nonstrutturato (10 m totali) Assorbimento CO2 Assorbitore -1.5 m diametro interno -3 sezioni di riempimento strutturato (22 m totali) Abbattimento Desolfora- Sezione di particolato zione prelievo fumi 1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 17
  18. 18. Riduzione dell’impatto energetico Diminuzione penalizzazione della tecnologia di cattura Le tecnologie di prossimo sviluppo Sorbenti amminici MEA (impiegati a Brindisi e per • I sorbenti utilizzati nell’impianto di Brindisi e 14 futuro PT) Porto Tolle (con piccole variazioni) sono gli Sorbenti liquidi unici che avranno una maturità commerciale 12 nel 2015 • Il test di questi sorbenti su scala commercialePerdita efficienza (%) 10 Tecnologie di futuro sviluppo ci permetterà di avere un know-how (es. membrane) 8 competitivo in vista dell’utilizzo industriale • Lo sviluppo dei sorbenti liquidi utilizzati in 6 impianti post-combustione permetterà di ridurre anche del 40%-50% l’impatto della 4 CCS sulla generazione (per impianti commerciali costruiti dopo il 2025) 2 Tecnologie di attuale interesse per progetti di ricerca in Enel 5 10 15 20 Disponibilità della tecnologia (anni ancora necessari) I test sul pilota di Brindisi di sorbenti innovativi hanno l’obiettivo di verificare la loro effettiva prestazione energetica e gli associati costi di esercizio. Sono stati siglati accordi bilaterali con maggiori tecnologi e centri di ricerca nazionali ed internazionali 1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 18
  19. 19. Tecnologie innovative di cattura Sorbenti solidi e membrane Nanotubi di carbonio DendrimeriA Brindisi la Ricerca Enel guarda alfuturo, ad una serie di tecnologie nonancora mature, ma che appaionoessere premettenti alternative alprocesso di cattura con sorbentiliquidi, per la riduzione delle penalitàenergetiche permeatoSorbenti solidi: la CO2 vieneseparata dal fumo attraversouna sorta di “setacciomolecolare “che interagiscefisicamente o chimicamentecon la CO2 e la intrappola retentato Processi a membrana: la CO2 viene separata dal fumo attraverso una sorta di “filtro“ , costituito da materiali diversi,che lascia passare la CO2 e trattiene gli altri componenti gassosi 1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 19
  20. 20. Tecnologie innovative di cattura Sequestro biologico della CO2 Impianti pilota per la coltivazione delle microalghe presso il Centro Ricerche di BrindisiNell’ambito dei processi di sequestrodella CO2, quelli biologici sembranoessere degni di attenzione e di studio.La CO2 viene utilizzata per la produzione dibiomassa algale attraverso il processonaturale della fotosintesi: il carboniocontenuto nell’anidride carbonica vieneconvertito in composti organici ad opera dellemicroalghe, utilizzando il sole come fonte dienergia.La biomassa prodotta attraverso questoprocesso può essere utilizzata comecombustibile (es. produzione di biodiesel)oppure per l’estrazione di principi attivi diinteresse farmaceutico 20 1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel
  21. 21. Impianto dimostrativo di postcombustione Centrale Enel di Porto Tolle Impianto demo di cattura postcombustione3 unità a carboneUSC da 660 MWe, • Portata di gas trattata: 810.000 Nm3/h, efficienza 45% 40% di 660 MWe • Capacità: 1 Mt circa di CO2 per anno (equivalente a un gruppo da 250 MWe) • Tecnologia di cattura: post combustione con ammine Porto Tolle • Efficienza di abbattimento CO2 : 90% • Stoccaggio: off-shore in acquifero salino profondo (a c.a 100 km dalla centrale) • Entrata in servizio: 2015 21
  22. 22. Impianto dimostrativo di post-combustione Impianto a carbone di Porto Tolle Porto Tolle Centrale termoelettrica di Power plant Porto Tolle 100 km COAL UNIT 1 150 km STRIPPERS 2 200 km REBOILER STORAGE TANKS Possibili aree di FGD ABSORBER stoccaggioEnel ha ricevuto un finanziamento di 100 M€ per questo progetto dal Programma Europeo EEPR (European Energy Progran for Recovery) ed ha presentato una domanda di finanziamento in ambito NER (New Entrant Reserve)1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 22
  23. 23. Impianto dimostrativo di post-combustione Selezione della tecnologia di cattura Unità TE Cattura Compressione Iniezione Acquifero salino e trasporto CO2 path 1 km Front End Engineering Design Cap rock - strato impermeabile CO2 (FEED) - AKER Clean Carbon AS Scelta del processo e sviluppo del conceptual design - Fluor S.A. - HTC PureEnergy Selezione dei potenziali fornitori mediante survey a - Mitsubishi Heavy Industry Europe LTD livello mondiale (con supporto di EPRI) Definizione di una scoring matrix e selezione delle 4 migliori tecnologie su base oggettiva mediante questionario• Sviluppo di 4 FEED per la sezione di cattura e compressione• Verifica dei progetti e ranking delle tecnologia su base tecnico- economica e selezione della tecnologia più idonea• Test e verifica sull’impianto pilota da 10.000 Nm3/h di Brindisi del solvente impiegato dal tecnologo selezionato 23
  24. 24. Impianto dimostrativo di post-combustione Sviluppo del progetto per il trasporto e l’infrastruttura di iniezioneUnità TE Cattura Compressione Iniezione Acquifero salino Linea di trasporto e trasporto • Richiesta di autorizzazione e realizzazione della survey del tracciato on e off-shore CO2 path • Sviluppo dei FEED per le linee on e off-shore 1 km Caprock - strato impermeabile CO2 Sistema di iniezione • Studio di fattibilità della struttura di superficie e sistema di iniezione (in ambito accordo Enel- eni) • Sviluppo del FEED della piattaforma e sistema di iniezione Pozzo esplorativo Punto di iniezione • Sviluppo del FEED • Richiesta permesso esplorativo • Esecuzione e test 24
  25. 25. Collaborazioni internazionali1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 25
  26. 26. Collaborazioni internazionali su attività di ricercaEnel collabora con altre organizzazioni operanti nel campo della ricercasulla cattura post-combustione: Enel è membro del consorzio CLEO/CESAR, un progetto europeo coordinato da TNO, continuazione del precedente progetto CASTOR, focalizzato sullo sviluppo di solventi innovativi Enel ha firmato con IFP (Francia) un accordo bilaterale di cooperazione sulle tecnologie di cattura della CO2 (attività che sarà condotta presso il pilota Enel di Brindisi) Enel partecipa al un programma di ricerca e sviluppo dell’EPRI sulle tecnologie di cattura potenzialmente applicabili nel medio e lungo periodo (“chilled ammonia” e adsorbimento con sorbenti solidi)1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 26
  27. 27. Cooperazione tra Italia e Cina sulla CCS In data 5 maggio 2009 il Ministero Cinese della Scienza e Tecnologia, il Ministero Italiano dell’Ambiente ed Enel hanno firmato un MoU per lo sviluppo di uno studio di fattibilità finalizzato alla realizzazione, presso una centrale a carbone cinese, di un impianto per la cattura della CO2 prodotta e la sua iniezione in un giacimento petrolifero. Il progetto è già in una fase operativa. E’ stata scelta la centrale di Tongchuan, 600 MWe, una delle più recenti realizzazioni di Huaneng nella provincia carbonifera dello Shaanxi. Enel scambierà il know-how con Huaneng, importante società cinese operante nel settore elettrico, e con prestigiose università e centri di ricerca cinesi. Il governo italiano finanzierà con circa 1,5 milioni di euro la prima fase del progetto che si concluderà nel 2011 e che porterà ad uno studio di fattibilità propedeutico allo sviluppo di successive fasi di progettazione e realizzazione di una centrale a carbone a “emissione zero” integrata con un campo petrolifero. L’impianto che si studia avrà la capacità di catturare 1 milione di tonnellate l’anno di CO2. Quanto alle modalità di stoccaggio di CO2 sequestrata, il progetto prevede che sia iniettata nei giacimenti petroliferi per agevolare l’estrazione dell’olio dai pozzi in esaurimento dalla Shaanxi Yangchuang Petroleum.1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 27
  28. 28. Collaborazione tra Enel e Kepco (Corea del Sud) e tra Enel e GCCSI (Australia) sulla CCS• Collaborazione tra Enel e Kepco – Kepco è la maggiore utility della Corea del Sud – Enel e Kepco hanno firmato un Memorandum of Understanding per cooperare nello sviluppo delle tecnologie CCS – Enel e Kepco si sono impegnate a scambiarsi informazioni utili allo sviluppo delle tecnologie CCS e a collaborare nella progettazione, costruzione e gestione operativa dell’intero processo di cattura della CO2. E’ anche prevista un’attività congiunta di test presso impianti pilota• Collaborazione tra Enel e GCCSI – Il GCCSI è un’organizzazione nata su iniziativa del Governo australiano che ha l’obiettivo di favorire lo sviluppo commerciale, normativo e l’accettazione delle tecnologie CCS, attraverso risorse pubbliche messe a disposizione del Governo Australiano – Enel è uno dei soci fondatori del GCCSI, l’adesione a questa organizzazione consentirà ad Enel di raccogliere informazioni sui progetti e sulla normativa al di fuori dell’ambito europeo, di partecipare alla rete di alleanze tecnologiche e industriali che si svilupperanno 1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 28
  29. 29. Maturità della tecnologia e progetti CCS nel mondo1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 29
  30. 30. La CCS oggi Lista dei progetti in corso e previsti nel mondo1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel
  31. 31. La CCS oggi Lista dei più significativi impianti pilota di catturaCompany Project Process Size Start-up [Nm3/h]DONG Esbjerg (DK) Ammine (Castor project) 5.000 2006JPower Matsushima Ammine (MHI) 1.750 2006 - 2007Huaneng Shanghai Ammine ~60.000 2010ENEL Brindisi Sud Ammine 10.000 2010AEP Mountaineer Chilled Ammonia (Alstom) 30.000 2010Vattenfall /Statoil Gas-Mongstad (N) Chilled Ammonia (Alstom) 60.000 Stand-byDong/Statoil Gas-Mongstad (N) Ammine 60.000 Stand-byPGE /Alstom Belchatow (PL) Ammine 60.000 In costruzioneScottish & Southern En. Ferrybridge (UK) Ammine (HTC – Doosan) 100 TPD of CO2 In costruzioneE.ON. Wilhelmshaven (D) Ammine (Fluor) 14.000 In costruzioneE.ON. Ammine (Cansolv) 20.000 In costruzioneGassnova Mongstad (N) Ammine (Aker) 220 TPD of CO2 In costruzioneSouthern Company Barry P.S. (USA) Ammine (MHI) 500 TPD of CO2 In costruzione1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 31
  32. 32. La CCS oggi I programmi di finanziamento in EU e nel mondoI progetti finanziati in ambito European Energy Programme for Recovery (EEPR), primo step di finanziamento della EU La situazione nel mondo • Australia, Canada, Giappone, Corea, UK e US, oltre alla EU, hanno avviato programmi di finanziamento per la CCS • Totale dei fondi messi a disposizione: 20- 27 Mld EUR dedicati a un numero di PGE EBSA (.) progetti variabile tra 19 e 43 (entrambi Powerfuel Power Ltd. Post Combustion 250MW IGCC 900 MW Aquifero salino funzione ancora della definizione dei Campo a gas esaurito Onshore Offshore prossimi bandi) • La EU, dopo il bando ERP, ha bandito il Vattenfall Oxyfuel 250 MW bando NER (New Entrant Reserve) dove, Post-combustion Campo a gas esaurito in caso di assegnazione, per un progetto E.ON Benelux Aquifero salino Post Combustion 250MW tipo Porto Tolle è prevista l’assegnazione Onshore Campo a gas esaurito Offshore ENDESA Enel I &I di fondi fino a circa 350 Mln EUR Oxyfuel e letto fluido 320MW Post Combustion 250 MW Aquifero salino Acquifero salino Onshore OffshoreIl progetto dimostrativo di Porto Tolle è stato scelto come uno dei progetti finanziati nell’ambito EEPR ed è stata presentata la richiesta di finanziamento NER (New Entrant Reserve) 1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 32
  33. 33. La CCS oggi Alcune importanti esperienze di stoccaggio geologico Portata eProgetto Società Località Sorgente CO2 destinazione CO2 1.000.000 t/aSleipner Mare del Nord Purificazione Statoil Acquifero(1996) Norvegia gas naturale profondo 700.000 t/aSnohvit Mare del Nord Purificazione Statoil Acquifero(2008) Norvegia gas naturale profondoWeyburn Saskatchewan Gassificazione 3.000.000 t/a Pan Canadian(2000) Canada del carbone EORWasson Texas Purificazione 8.200.000 t/aDenver Shell Western USA gas naturale EOR(1983) 1.200.000 t/aIn Salah Purificazione BP Algeria Giacimento di(2004) gas naturale gas esausto1 marzo 2011 Il Progetto CCS di Enel 33

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