Impianti di produzione di energia elettrica: andamenti e strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera
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- Eugenia Antonelli
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1 Impianti di produzione di energia elettrica: andamenti e strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera Natalino Remartini e Michele Mincuzzi, Edipower SpA L introduzione delle BAT per l ambiente e la salute pubblica Le esperienze in Italia e in Europa delle aziende IPPC - Torino, 30 ottobre
2 Impianti di produzione di energia elettrica: andamenti e strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera Sommario Grandi Impianti di Combustione: evoluzione della normativa sulle emissioni e BAT Andamenti delle emissioni in atmosfera Italia Unione Europea (UE-25) Regione Piemonte Strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera Bilancio costi/benefici vs approccio tecnologico Emissioni ed Immissioni da CCGT La riduzione delle emissioni in atmosfera per Edipower 2
3 Grandi Impianti di Combustione (esistenti): Evoluzione della normativa sulle emissioni e BAT COA L OCD CCG T Direttive EU 88/ /80 BAT 2006 Norm. Italia L 615/66 DM105/8 7 Entr. in vigore DM 5/89 DM 07/90 DLgs 152/06 (lim.sup.) 2008 IPPC 2016? SOx 2000 (1) 1200 (2) 400 (2) NOx 650 (2) 200 (2) PTS 50 (2) 50 (2) SOx 6950 (1) 1200 (2) 400 (2) NOx 650 (2) 200 (2) PTS 50 (2) 50 (2) NOx 50 (1) Limite di contenuto di S nel combust. (3) Media oraria (2) Applicabile ai soli nuovi impianti (4) Media giornaliera (2,3) 55 (4) ITALIA ha preceduto temporalmente le BAT 3
4 Andamenti delle emissioni in atmosfera Italia: andamenti emissioni SOx Fonti: APAT per inquinanti TERNA per energia Processi energetici: riduzione dell 89% (in valore assoluto) tra 1980 e
5 Andamenti delle emissioni in atmosfera Italia: andamenti emissioni NOx Fonti: APAT per inquinanti TERNA per energia Processi energetici: riduzione del 60 % (in valore assoluto) tra 1980 e 2005 del 72% (in valore assoluto) tra 1990 e
6 Andamenti delle emissioni in atmosfera Italia: andamenti emissioni PM TWh Fonti: APAT per inquinanti TERNA per energia Processi energetici: riduzione dell 86% (in valore assoluto) tra 1990 e
7 Andamenti delle emissioni in atmosfera EU-15: andamenti emissioni SOx kt TWh Fonti: Eurelectric per inquinanti ed energia Processi energetici: riduzione del 78% (in valore assoluto) tra 1980 e
8 Andamenti delle emissioni in atmosfera EU-15: andamenti emissioni NOx kt TWh Fonti: Eurelectric per inquinanti ed energia Processi energetici: riduzione del 50% (in valore assoluto) tra 1980 e
9 Andamenti delle emissioni in atmosfera Andamenti emissioni specifiche SOx processi energetici Italia / EU g/kwh Italia : riduzione del 94% tra 1980 e 2005 EU-15: riduzione dell 85% tra 1980 e
10 Andamenti delle emissioni in atmosfera Andamenti emissioni specifiche NOx processi energetici Italia / EU g/kwh Italia Europa Italia : riduzione del 79% tra 1980 e 2005 EU-15: riduzione del 65% tra 1980 e
11 Andamenti delle emissioni in atmosfera Piemonte: andamenti emissioni SOx kt TWh Fonti: IREA per inquinanti TERNA per energia Processi energetici: riduzione dell 84% (in valore assoluto) tra 1990 e 2005 Emissioni specifiche nei proc. energ.: da 0,68 (1990) a 0,026 (2005) = - 96% 11
12 Andamenti delle emissioni in atmosfera Piemonte: andamenti emissioni NOx kt TWh Fonti: IREA per inquinanti TERNA per energia NOx proc. energ. (2005): 5,2% del totale quando 12,4% a livello nazionale Processi energetici: riduzione dell 42% (in valore assoluto) tra 1990 e 2005 Emissioni specifiche nei proc. energ.: da 1,97 (1990) a 0,28 (2005) = - 86% 12
13 Andamenti delle emissioni in atmosfera Fattori di riduzione in Italia In Italia la riduzione delle emissioni è stata conseguita tramite la concorrenza dei seguenti fattori: Uso di combustibili a minor contenuto di zolfo (SOx) Miglioramento dei processi di combustione (NOx) Utilizzo di presidi ambientali: DeSOx, DeNOx, Filtri (PM10) Sostituzione dei cicli convenzionali con cicli combinati a gas. Al 2005 tale riduzione non ha ancora esplicato tutti i suoi effetti positivi: infatti a tale data sono entrati in produzione circa MW di cicli combinati e al 2010 ne saranno entrati in produzione ulteriori MW (oggi già in produzione o con cantieri in fase avanzata) Al 2010 è attesa, per questo motivo, una ulteriore riduzione di circa 50 kton di SOx e 20 kton di NOx, facendo ulteriormente migliorare le emissioni specifiche. 13
14 Strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera Bilancio costi / benefici vs approccio tecnologico TSAP (Thematic Strategy on Air Pollution, 2005) Bilancio costi/benefici per la definizione di target di protezione della salute umana e degli ecosistemi e delle corrispondenti riduzioni percentuali delle emissioni necessarie. Miglioramento dell aspettativa statistica di vita, riducendo del 47% rispetto al 2000 (8 mesi) la perdita di aspettativa (life years lost: YOLL s) dovuta alla presenza di PM2,5. Revisione direttiva QA (2008/50/CE) e NEC (prevista ). Revisione Direttiva IPPC (bozza Commissione novembre 2007) Approccio tecnologico: Prevede limiti emissivi pari ai valori associati alle BAT e abbassamento drastico limiti massimi anche in caso di deroga da BAT Elimina il principio di flessibilità alla base dell approccio integrato Assimila gli impianti esistenti a impianti entrati in esercizio nel
15 Strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera Bilancio costi / benefici vs approccio tecnologico Conseguenze a livello EU-25 Implications of Proposed Revision to IPPC Directive on Annual Costs to Power Generation Sector Compared to Optimum Delivery of TSAP [Based on IIASA GAINS Data and Impact Algorithms] Other Total PP SO2 PP NOx PM Impacts Improvement v 2000 Acidification Impacts Improvement v 2000 Eutrophication Impacts Improvement v 2000 Cost Above 2020 Baseline M /year EU-25 44% 54% 35% 56% 75% 47% 57% 77% 49% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Base TSAPopt TSAPopt+PPMTFR Scenario Note: PP refers to Power Generation Sector; Other refers to all other sector additional abatement costs for SO2, NOx, NH3 and Primary PM Improvement in Eutrophication Impacts based on accumulated exceedance metric Fonte: Eurelectric % 15
16 Strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera Bilancio costi / benefici vs approccio tecnologico e a livello Italia Implications of Proposed Revision to IPPC Directive on Annual Costs to Power Generation Sector Compared to Optimum Delivery of TSAP [Based on IIASA GAINS Data and Impact Algorithms] Other Total PP SO2 PP NOx PM Impacts Improvement v 2000 Acidification Impacts Improvement v 2000 Eutrophication Impacts Improvement v 2000 Cost Above 2020 Baseline M /year Italy 100% 100% 100% 68% 70% 56% 49% 47% 37% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Base TSAPopt TSAPopt+PPMTFR Scenario Note: PP refers to Power Generation Sector; Other refers to all other sector additional abatement costs for SO2, NOx, NH3 and Primary PM Improvement in Eutrophication Impacts based on accumulated exceedance metric 0% Fonte: Eurelectric
17 Strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera Bilancio costi / benefici vs approccio tecnologico Rischi dell approccio tecnologico Approccio tecnologico comporta raddoppio dei costi a fronte di beneficio pressoché nullo (miglioramento del 2% rispetto alla riduzione dell aspettativa statistica di vita nel 2000, pari a circa 4 giorni a livello EU-25). Per l Italia: il beneficio ottenibile con l approccio TSAP sarebbe a costo zero per il settore termoelettrico, in relazione agli ingenti investimenti già sostenuti: è pertanto opportuno chiedere che vengano fatti salvi gli interventi di ambientalizzazione già realizzati a fronte normativa italiana vigente; il passaggio dall approccio TSAP a quello previsto dalla proposta di direttiva IPPC comporta il non riconoscimento degli sforzi già fatti (rispetto agli altri paesi europei) ed una penalizzazione economica spropositata (ca 450 MEuro/anno per il solo settore termoelettrico); rischio di chiusura anticipata impianti per ca 13 GW (0,5 a carbone, 8,5 a OCD e 4 TG+CCGT di prima generazione), utili come riserva rotante. 17
18 Strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera Emissioni ed immissioni da CCGT contributi da relazioni: Prof. C. Boffa (Poli TO), CTE Chivasso - Prof. E.Macchi (Poli MI), CTE Sermide - dott. I.Allegrini (CNR), CTE Porto Corsini Le emissioni reali di NOx dei CCGT sono inferiori di almeno il 40% rispetto ai flussi di massa previsti a livello autorizzativo Il particolato primario emesso è paragonabile o inferiore a quello contenuto nell aria ambiente I valori limite di NOx medi orari ed annuali di qualità dell aria sono rispettati anche nei siti sede di CCGT Immissione di particolato secondario: i tempi di trasformazione dei precursori (NO/NO2) in HNO3/NH4NO3 sono dell ordine di 48/72 ore; quindi non c è aggravio di inquinamento locale, a motivo della dispersione e diluizione degli inquinanti emessi La formazione di particolato secondario è condizionata da: Presenza di O3 necessario all ossidazione del monossido di Azoto Presenza di OH- per l ossidazione di NO2 a HNO3 disponibili entrambi soprattutto nei periodi di alta radiazione solare Disponibilità di NH3 18
19 Strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera Emissioni ed immissioni da CCGT Le emissioni autorizzate sono inferiori alle BAT europee: 50 mg/nmc in media oraria (Italia) verso 55 mg/nmc in media giornaliera (Proposta IPPC) Le BAT europee sono, come noto, allineate al criterio di ottimizzazione costi/benefici ambientali Ulteriori richieste di riduzione NOx inciderebbero su un volume di inquinanti da processi energetici molto limitato (5% in Regione Piemonte e 12% a livello nazionale): con risultati, quindi, trascurabili Genererebbero tuttavia un carico economico inopportuno (es: sostituzione bruciatori TG costerebbe circa 12 Ml /TG) Pare più conveniente dirottare nuovi investimenti per incrementare la generazione da fonti rinnovabili (a beneficio della riduzione CO2 e, in parte, degli inquinanti) 19
20 Strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera Emissioni ed immissioni da CCGT Con investimenti dell ordine di 12 Ml /TG si potrebbero infatti realizzare, in alternativa: 9 MW di parco eolico 3 MW di mini-idro nuovo 2,5 MW di fotovoltaico 4 MW di impianto a biomasse Il risparmio in CO2 (rispetto all emissione di un CCGT) sarebbe: per parco eolico: ton/anno per mini-idro: ton/anno per fotovoltaico: ton/anno per biomasse: ton/anno L emissione risparmiata in NOx con la sostituzione dei bruciatori sarebbe dell ordine di 55 ton/anno, e sarebbe parzialmente compensata dalla produzione da rinnovabile, NOx esente (fatta eccezione per le biomasse). 20
21 La riduzione delle emissioni in atmosfera per Edipower A livello nazionale... kt g/kwh TWh Brindisi 2003 DeNOx, carbone basso S e basse ceneri; Piacenza 2007 Trasformazione in CCGT (800 MW); San Filippo del Mela, ME DeSOx, DeNOx, PE; Sermide, MN 2003 Trasformaz. in CCGT (ca 1200 MW) Turbigo, MI Trasformazione in CCGT (800 MW MW) 21
22 La riduzione delle emissioni in atmosfera per Edipower... e in Piemonte: la trasformazione in CCGT della Centrale di Chivasso 2 moduli CCGT da ca 1200 MW (55 % rendimento) Fermata gruppi pre esistenti: 2002 Messa a regime secondo modulo CCGT: 2005 Investimento ca 450 MEuro 22
23 La riduzione delle emissioni in atmosfera per Edipower La trasformazione in CCGT della Centrale di Chivasso Monitoraggio delle Emissioni e delle Immissioni Decreto MICA 008/01 prescrive realizzazione di sistema di monitoraggio della qualità dell aria comprensivo di postazioni fisse e di modello matematico di simulazione delle emissioni. Progettazione del sistema condotta in sede di Tavolo tecnico con Regione, Provincia, Comuni, Arpa Piemonte e secondo le indicazioni fornite dagli Enti stessi. Sistema di monitoraggio integrato della Rete di Rilevamento della Qualità dell Aria (RRQA), che combina la rete di rilevamento tradizionale, costituita dalle postazioni fisse di Chivasso e Castagneto Po, con un sistema modellistico (Sistema di Controllo Ambientale Innovativo SCAI) Attraverso l uso di modelli matematici alimentati con dati meteorologici e da informazioni relative alle fonti di emissione nell area (dati SME di centrale), è in grado di fornire informazioni sulla qualità dell aria in tutta l area d interesse (50 km x 50 km). 23
24 GRAZIE DELL ATTENZIONE! Natalino Remartini Direttore Ambiente Sicurezza e Qualità EDIPOWER SpA natalino.remartini@edipower.it Michele Mincuzzi Responsabile Ambiente EDIPOWER SpA michele.mincuzzi@edipower.it 24
25 Materiale Back-Up 25
26 26
27 Andamenti e strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera Andamenti emissioni SOx in Italia e Europa kt EUROPA TWh Processi energetici: riduzione dell 89% in Italia e del 78% in Europa (in valore assoluto) tra 1980 e 2005 Fonti Italia: APAT per inquinanti, TERNA per energia - Fonte EU: Eurelectric per inquinanti ed energia 27
28 Andamenti e strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera Andamenti emissioni NOx in Italia e Europa kt EUROPA TWh Processi energetici: riduzione del 60% in Italia e del 50% in Europa (in valore assoluto) tra 1980 e 2005 Fonti Italia: APAT per inquinanti, TERNA per energia - Fonte EU: Eurelectric per inquinanti ed energia 28
29 Strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera Thematic Strategy on Air Pollution (TSAP) Communication (COM ) from Commission to the Council Obiettivi prescelti per il miglioramento ambientale correlato a quello della salute umana Obiettivi EU-27 della TSAP come riduzioni % al 2020 rispetto al 2000 Life Years Lost due to particulate matter (YOLL's) Acute mortality from ozone (cases/yr) 47% 10% 29
30 Strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera Thematic Strategy on Air Pollution (TSAP) EU parliament resolution on air pollution Fissa per l intera EU-27 I seguenti obiettivi di riduzione percentuale delle emissioni 2020 Current Legislation 2020 TSAP 2020 EP targets and corresponding scenario SO2 68% 82% 82% (B) NOx 49% 60% 65% (C) VOC 45% 51% 55% (C) NH3 4% 27% 27% (A+) PM2.5 45% 59% 61% (C) Total costs (per year) EUR million extra +/- EUR million extra 30
31 Strategie per la riduzione delle emissioni in atmosfera FLOW SHEET logico delle direttive in corso di revisione 31
32 Condizioni di dispersione dei fumi da CCGT (Chivasso) Innalzamento del pennacchio T=15 C e venti fino a 5 m/s Altezza di livellamento pari superiore a 250 m da p.c. Inquinanti rimossi dagli strati bassi dell atmosfera per effetto del vento al suolo T=0 C e venti dell ordine di 0,5 m/s Altezza di livellamento pari o superiore a 300 m da p.c. Pennacchio fora sicuramente lo strato di inversione termica e dispersione degli inquinanti negli strati alti dell atmosfera 32
33 Implications of Proposed Revision to IPPC Directive on Annual Costs to Pow er Generation Sector Compared to Optimum Delivery of TSAP [Based on IIASA GAINS Data and Impact Algorithms] Other Total PP SO2 PP NOx PM Impacts Improvement v 2000 Acidification Impacts Improvement v 2000 Eutrophication Impacts Improvement v 2000 Cost Above 2020 Baseline M /year Germany 52% 52% 36% 66% 72% 48% 67% 76% 50% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Base TSAPopt TSAPopt+PPMTFR Scenario Note: PP refers to Power Generation Sector; Other refers to all other sector additional abatement costs for SO2, NOx, NH3 and Primary PM Improvement in Eutrophication Impacts based on accumulated exceedance metric 0% 33
34 Implications of Proposed Revision to IPPC Directive on Annual Costs to Pow er Generation Sector Compared to Optimum Delivery of TSAP [Based on IIASA GAINS Data and Impact Algorithms] Other Total PP SO2 PP NOx PM Impacts Improvement v 2000 Acidification Impacts Improvement v 2000 Eutrophication Impacts Improvement v 2000 Cost Above 2020 Baseline M /year United_Kingdom 62% 64% 38% 75% 75% 76% 76% 48% 49% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Base TSAPopt TSAPopt+PPMTFR Scenario Note: PP refers to Power Generation Sector; Other refers to all other sector additional abatement costs for SO2, NOx, NH3 and Primary PM Improvement in Eutrophication Impacts based on accumulated exceedance metric 0% 34
35 Implications of Proposed Revision to IPPC Directive on Annual Costs to Pow er Generation Sector Compared to Optimum Delivery of TSAP [Based on IIASA GAINS Data and Impact Algorithms] Other Total PP SO2 PP NOx PM Impacts Improvement v 2000 Acidification Impacts Improvement v 2000 Eutrophication Impacts Improvement v 2000 Cost Above 2020 Baseline M /year France 45% 51% 42% 64% 77% 77% 65% 53% 54% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Base TSAPopt TSAPopt+PPMTFR Scenario Note: PP refers to Power Generation Sector; Other refers to all other sector additional abatement costs for SO2, NOx, NH3 and Primary PM Improvement in Eutrophication Impacts based on accumulated exceedance metric 0% 35
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