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La cattura della CO2
Giuseppe Girardi
ENEA Sustainable fossil fuels and CCS
SOTACARBO vicePresident
Palazzo Doria Pamphili, Valmontone
3 Dicembre 2012
Workshop Stoccaggio Geologico della CO2
CENTRO DI RICERCA CERI PREVISIONE, PREVENZIONE E CONTROLLO DEI RISCHI GEOLOGICI
Fabbisogno di energia in Italia per fonti primarie 2009
LIQUIDI 73.3 Mtep
RINNOVABILI 20.18 Mtep
GAS 63.9 Mtep
35.43 %
7.25 %
11.19 %
IMPORT ELETTRICITA’ 9.89 Mtep
SOLIDI 13.07 Mtep
TOTALE= 180.3 Mtep
Fabbisogno energetico in Italia (2009)
GAS NATURALE 64.7 %
SOLIDI 16.24 %
ALTRI SOLIDI 7.64 %
PETROLIO 6.48 %
ALTRI 4.94 %
RICHIESTA DI ELETTRICITA’: 326,000 GWh TERMOELETTRICA: 221.100 GWh
RINNOVABILI: 59.150 GWh
IMPORTATA: 45.000 GWh
NG 64.7%
SOLID 16.24%
TERMOELETTRICA 67.82 %
RINNOVABILI 18.14 %
IMPORTATA 13.8 %
IDRO: 52,000 GWh (15.95 %) EOLICO + PV: 7,150 GWh (2.19 %)
GENERAZIONE DI ENERGIA TERMO ELETTRICA: 221,100 GWh
Generazione elettrica in Italia (2009)
IEA: riduzione delle emissioni di CO2
Nuova direttiva europea sulle ETS (Emission Trading System): prevede un sistema di aste, dal 2013, per l'acquisto delle quote di emissione.A partire dal 2013 le industrie dovranno pagare i diritti ad inquinare, che saranno venduti e scambiati alla Borsa europea delle emissioni.
Centrali elettriche ed industrie ad alta intensità energetica:
dal 2013 dovranno pagare all’UE per la totalità delle emissioni (30€/tCO2?)
deroghe per le centrali a carbone dell'ex blocco sovietico.
Settori manifatturieri più esposti a concorrenza fuori UE: per il 100% o quasi usufruiranno gratuitamente dei permessi ad inquinare fino al 2020;
settori esonerati in Italia: carta, vetro, ceramica e tondino;
settori esonerati in Germania: cemento, calce, acciaio e chimica di base.
Gli altri settori industriali, dal 2013 dovranno acquistare il 20% dei diritti ad inquinare, per arrivare al 70% nel 2020 e al 100% nel 2027
Sistema di scambio delle quote di emissione
PO
ST
CO
MB
US
TIO
N
OX
Y
FU
EL
PR
E
CO
MB
US
TIO
N
POST - COMBUSTION
OXY - FUEL
PRE - COMBUSTION
Cattura della CO2: 3 vie parallele
ARIA
COMBUSTIBILE TRATTAMENTO FUMI
E SEPARAZIONE CO2 IMPIANTO
PO
ST
CO
MB
US
TIO
N
POST - COMBUSTION
Cattura della CO2: 3 vie parallele
CO2
CONCENTRATA
ACQUA
IMPIANTO
PRODUZIONE
OSSIGENO
COMBUSTIBILE
OX
Y
FU
EL
OXY - FUEL
Cattura della CO2: 3 vie parallele
IMPIANTO
PRODUZIONE
OSSIGENO
COMBUSTIBILE SYNGAS
IDROGENO
CO2 ARIA opp.
OSSIGENO
PR
E
CO
MB
US
TIO
N
PRE - COMBUSTION
Cattura della CO2: 3 vie parallele
Valore attualizzato dei costi complessivi dell’impianto durante tutta la sua vita convertito in quota annuale costante “livellata” in costo reale (inflazione)
ZEP: “Levelized CoE con/senza CCS
La cattura della CO2 e il suo trattamento per il trasporto aumentano
LCOE da ~ €45/MWh a ~ €70/MWh, in funzione della tecnologia di cattura per
un impianto “ottimizzato al 2020” (OPTI) che entra in esercizio nel 2020.
Ciò comporta un costo per la “CO2 evitata” di € 30-40/t.
Centrali a carbone USC – costi 2009, €2.4/GJ
Iniziative avviate:
Eolico
Solare (sia fotovoltaico che a concentrazione)
Electricity (smart) grids
CO2 capture, transport and storage
Fissione nucleare sostenibile (IV generazione)
Bio Energia
Smart Cities
o Fuel cells e idrogeno
o Fusione nucleare : ITER (internazionale) e F4E (community)
Rafforzare la ricerca e l’innovazione industriale nel settore dell’energia.
Ridurre i costi e/o migliorare le prestazioni
EIIs: European Industrial Initiatives
NATION. REGIONAL EC
project/ FUND FUND FUND
responsible Electr. Energy R&D (Sardinia)
System Strategy Progr.
Porto Tolle NER 300
DEMO ENEL-ENI other
Sulcis 400 MWe X NER 300
Sotacarbo/ENEA other
Precomb (and coal-to-liquid) X X other
Sotacarbo/ENEA
CBM-ECBM in Sulcis basin X X other
PILOT Carbosulcis-Sotacarbo-ENEA
Brindisi post comb other
ENEL
Oxycomb other
ITEA - ENEA
pre-comb X X X
ENEA-Sotacarbo-ERSE
post-comb X X X
R&D ERSE-ENEA-ENEL
oxy-comb X X
ENEA-ITEA-Sotacarbo-CNR
ECBM-wells-aquifers X X X
ENI-Carbosulcis-OGS-Univ., ENEA,..
EIIs: programma Italiano sulle CCS
SETIS
ZECOMIX test plant
30 kg/h coal
Sotacarbo pilot plant
North view
South view
700 kg/h coal
Sotacarbo bench scale plant
30 kg/h coal
ZEPT: Zero Emission Porto Tolle (ENEL)
ABSORBER FUEL GAS DESULFURIZATION
STRIPPERS
STORAGE TANKS
REBOILER
COAL UNIT 2
100 km
Porto Tolle Power plant
CO2 storage area
Porto Tolle power plant
Project goal To retrofit one 660 MWe coal fired unit of Porto Tolle power station with CO2 post combustion capture equipment and start CO2 underground storage in an off-shore saline aquifer by 2015
methane
Sulcis coal
electrical energy
ash
coal mine power plant national grid
imported low sulphur coal
carbon dioxide
plant size: 350-450 MWe
(italian law n°9 23/07/2009)
400 MWe coal plant with CCS in Sardinia
NER 300 CCS GOUP: Within the estimated €1.3 to 1.5 billion of available funds, the first 2 to 3 CCS projects could be funded in the candidate list below
Il progetto ZEPT (Porto Tolle) è stato ritirato - sospeso (insieme al progetto sul solare a concentrazione)
Vi è stato un ridimensionamento – drastico – del programma europeo volto alla realizzazione entro il 2020 di 10-12 dimostrativi
E’ previsto un secondo bando NER 300 (e comunque nuovi criteri):
Tempi brevi
Progetti definiti sul piano industriale, ed avviati
Il ruolo delle CCS nella strategia energetica europea (e mondiale) rimane, semmai rafforzato; è indispensabile:
Intensificare la ricerca per accelerare i tempi
Puntare anche su impianti pilota CCS: 10-50 MW, fino a 100.000 tCO2/y
IL PROGRAMMA SULCIS – Demo + Pilot + R&D – E’ FONDAMENTALE NEL CONTESTO EUROPEO E INTERNAZIONALE
Situazione attuale
Current EERA partners
Program structure
FP7
(OGS, ENEA-SOTACARBO)
SEN: priorità di ricerca e azioni principali
CCS non solo per il carbone: gas e processi industriali
WWF: sì alle CCS, per I processi industriali (CSLF, Perth 2012)
Ricerca collegata a innovazione: servono progetti pilota e dimostrativi
Opportunità: mercato globale dell’impiantistica energetica
XXXIV Meeting of the italian Section of the Combustion Institute
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Giuseppe Girardi
International cooperation: the role of ENEA and SOTACARBO
Carbon Sequestration leadership Forum (CSLF)
Bilateral Agreements Italy-USA, China, UK, … (CCT and CCS)
IEA: Working Party on fossil fuels, Implementing Agreements
Global Carbon Capture and Storage Institute (GCCSI)
In the European context:
European technological Platform ZEP
SET Plan: European Energy Research Alliance EERA
SET Plan: European Industrial Initiatives
Coal&Steel Committee COSCO) – research fund for coal and steel
FP7: ECCSEL Project, for CCS european laboratory
other projects: capture, storage
