Progetto per il riutilizzo di piattaforme offshore per la dissalazione, la produzione di idrogeno e di minerali

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1 L INNOVAZIONE TECNOLOGICA E LE RICERCHE MESSE IN CAMPO DAL NETWORK CLYPEA IL CONTRIBUTO DELL IDROGENO PER L ENERGIA DI DOMANI Livorno, 5 dicembre 2018 Progetto per il riutilizzo di piattaforme offshore per la dissalazione, la produzione di idrogeno e di minerali Raffaella Gerboni, Andrea Carpignano SEADOG Lab - Dipartimento Energia Politecnico di Torino

2 Contenuto della presentazione Contesto e opzioni per il decommissioning Proposta di riuso Valutazioni di pre-fattibilità Casi studio Flessibilità della soluzione: opzione idrogeno 2

3 Contesto del decommissioning Alcune delle piattaforme oil&gas più datate stanno entrando nella fase di decommissioning Perché? Dove? Chi? Quando? I giacimenti sono depleti. Le operazioni non sono più economicamente favorevoli In tutto il mondo, dal Golfo del Messico al Mare del Nord al Mediterraneo Le compagnie petrolifere hanno l obbligo di rimuovere le strutture, le Autorità competenti hanno l obbligo di regolamentare e controllare le attività di rimozione Alcune strutture sono già state rimosse, nel mondo ed anche in Adriatico, con diverse soluzioni adottate. Molte altre saranno da rimuovere entro la prossima decade 3

4 Opzioni per il decommissioning Come? Decommissioning puro con diverse opzioni di rimozione Punti di attenzione Invecchiamento delle strutture Impatti ambientali durante la rimozione Aspetti di sicurezza durante la rimozione Riuso Opzioni di riuso Reefs artificiali Piattaforme multipurpose: acquacoltura, ospitalità, Strutture per lo sfruttamento delle energie rinnovabili 4

5 Proposta di riuso Riconversione di una piattaforma per produzione di energia da fonte rinnovabile e separazione di Estrazione raw materials dalla salamoia Energia da fonte rinnovabile Acqua dissalata Elementi rari Dissalazione 5

6 La ricerca di SEADOG-POLITO sul tema 1. Studio fattibilità per dissalazione acqua con fonti rinnovabili, produzione H 2 e produzione elementi rari Gen Dic Individuazione di una piattaforma reale di riferimento e progettazione preliminare del sistema Gen Giu Realizzazione di un mock-up in scala del processo di produzione elementi rari Gen Dic

7 Valutazione di pre-fattibilità 1/3 Identificazione e valutazione del potenziale rinnovabile Utilizzo di mappe e valutazioni generate da RSE S.p.A. sulle potenzialità energetiche al largo delle coste Adriatiche Esempi di grandezze considerate: Velocità del vento media annua [m/s] Radiazione solare incidente [kwh/m 2 ] Potenza media annua disponibile da moto ondoso [kw/anno/m lineare di fronte d onda intercettato] Potenza media annua delle correnti [kw/m 2 ] 7

8 Valutazione di pre-fattibilità 2/3 Identificazione della tecnologia di dissalazione più adatta all installazione in piattaforma e all integrazione con impianto di produzione di energia da fonte solare Reverse Osmosis Basso consumo energetico Impianto compatto, di dimensioni ridotte Alto tasso di filtrazione salina 8

9 Valutazione di pre-fattibilità 3/3 L energia prodotta dai pannelli fotovoltaici alimenta l impianto ad osmosi inversa per la dissalazione dell acqua marina Energia dal sole Pannelli fotovoltaici Inverter Accumulo elettricità Stand-alone Scambio con la rete Inverter Pompa Pre-trattamento acqua Dissalatore a osmosi inversa Acqua dissalata Post-trattamento acqua Salamoia Acqua di mare 9

10 Casi studio Sono state considerate alcune piattaforme in Adriatico: Clara Ovest Porto Corsini W-A Santo Stefano Mare San Giorgio Mare con le loro caratteristiche di localizzazione e superfici a disposizione per alloggiare pannelli fotovoltaici 10

11 Impianto di dissalazione Sia per la modalità collegamento alla rete che quella stand-alone possono essere considerati dissalatori di taglia diversa: piccola o medio-grande Dissalatore Portata di permeato [m3/h] Consumo pompe [kw] D D D3 1 9 D D D D

12 Impianto integrato Quantità di acqua desalinizzata prodotta [m 3 /anno] Collegamento alla rete Stand alone 12

13 Flessibilità della soluzione: opzione idrogeno La fonte rinnovabile solare è altamente variabile e non programmabile. Tipicamente vi sono problemi di accumulo vettore idrogeno L elettricità prodotta dall impianto a fonte rinnovabile installato sulla piattaforma può essere trasformata in idrogeno, in un impianto a terra. Anche in questo caso sono possibili più configurazioni di sistema Configurazioni Fornitura di elettricità Accumulo dell energia Produzione di Idrogeno Facile? Stand alone Da solo PV A bordo A bordo Integrato e autosufficiente Da solo PV In rete A terra Integrato con aggiunta Da PV e rete In rete A terra 13

14 Possibile utilizzo dell idrogeno L idrogeno prodotto da fonte rinnovabile può avere diversi utilizzi. Ad esempio, può essere utilizzato per la propulsione di imbarcazioni a supporto delle operazioni offshore: manutenzione, verifica, ispezione, monitoraggio, rifornimento. Esempio Superficie coperta con PV 1000 m 2 Potenza di picco 82 kwp Energia prodotta kwh/y Idrogeno prodotto 3500 kg/y 6,5 Nm 3 /h 14

15 Punti aperti Interazione fra piattaforma e imbarcazione a idrogeno: compatibili? Uso dell idrogeno per propulsione a mare: codici e standard da enti di certificazione regolamento prescrittivo IMO navi e cargo. Sviluppo di regolamenti necessario per facilitare l adozione delle tecnologie 15

16 Conclusioni Per il riuso di piattaforme offshore in decommissioning può essere considerato l accoppiamento fotovoltaico-dissalazione per osmosi inversa. Questa soluzione può consentire l ottenimento di più prodotti utili: acqua dissalata, elementi rari, recupero di energia da gradienti di salinità. L installazione di impianti ad energia rinnovabile su piattaforme può essere accoppiata anche con tecnologie di produzione dell idrogeno, che ne migliorano l accumulo. Le tecnologie fondanti dei sistemi integrati proposti, qualunque sia la configurazione selezionata, esistono e sono consolidate anche commercialmente. Rimane aperta la valutazione sull economia e la durata delle diverse configurazioni in ambiente aggressivo. 16

17 Grazie per l attenzione

18 Slides di backup 18

19 Modello per analisi configurazioni alternative Selezione piattaforma Definizione caratteristiche geometriche Localizzazione: dati di irraggiamento Superfici utili per l installazione di PV Selezione tipologia di impianto PV e dimensionamento Energia annuale e profilo orario Configurazione dell impianto integrato Collegamento alla rete Configurazione stand-alone 19

20 Collegamento alla rete Configurazione stand-alone Scelta del bene da ottimizzare Raccolta delle caratteristiche dei dissalatori disponibili Energia prodotta Acqua dissalata Dimensionamento delle batterie Selezione del dissalatore in base all energia totale assorbita Selezione del dissalatore (da catalogo) Scelta del dissalatore Calcolo della quantità di acqua dissalata Calcolo della quantità di acqua dissalata Calcolo dello scambio netto di energia Calcolo della quantità di acqua dissalata 20