CARBONE : ZERO EMISSION Il Contributo Sotacarbo. Ing. Mario Porcu Presidente Sotacarbo. Carbone: obiettivo zero emission, Contributo Sotacarbo

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1 CARBONE : ZERO EMISSION Il Contributo Sotacarbo Ing. Mario Porcu Presidente Sotacarbo

2 Sotacarbo S.p.A. è una società di capitale con finalità di interesse pubblico costituita in attuazione della legge nazionale 351/85 da ENI, ENEL, ENEA; oggi partecipata paritariamente da ENEA e Regione Sardegna. FINALITÀ ISTITUTIVE Studio e sviluppo di tecnologie avanzate per l impiego del carbone STRUMENTI Centro Ricerche Sotacarbo e Piattaforma Pilota in stretto coordinamento con ENEA, Università ed il sistema industriale

3 Gli Strumenti: Il Centro Ricerche Sotacarbo Laboratori del Centro Ricerche Sotacarbo Centro Ricerche Sotacarbo Carbonia Auditorium Officina meccanica Centro Ricerche Sotacarbo Area uffici e laboratori per: preparazione campioni; analisi granulometrica, elementare, termica e di spettrofotometria. m 2 m 2 m

4 Gli Strumenti: La Piattaforma Pilota Piattaforma Pilota Impianto scala pilota Impianto scala laboratorio Potenza: 5 MWt Potenza: 200kWt Impianto scala pilota e impianto scala laboratorio

5 Progetto CO.HY.GEN. - Coal Hydrogen GENeration Piattaforma Pilota per la produzione di Idrogeno da Carbone e separazione della CO 2 Impianto Pilota 5MWt TORCIA GSF 700 kg/h WET SCRUBBER Impianto scala da laboratorio 200 kwt TORCIA G GSF 35 kg/h TRATTAMENTO SYNGAS CO 2 H 2 Motore a combustione interna Il progetto è finanziato dalla Commssione europea tramite il MIUR (legge 297/99) 12 milioni di Euro. Sviluppato da : Sotacarbo, ENEA, Università di Cagliari, Ansaldo Ricerche

6 torcia Schema a blocchi impianto scala laboratorio Carbone Scrubber Desolforazione a circa 30 C Motore a combustione interna Gasifier acqua Soluzione Desolf. Precipitatore elettrostatico Stoccaggio H2 vapore Scambiatore ceneri Sezione integrata di Shift conversione e separazione CO2 Purficazione H2 Desolforazione a circa 350 C steam Reattore a circa 350 C Primo stadio di separaz Reattore a circa 250 C Secondo stadio di separaz H2 CO2 CO2

7 Progetto CO.HY.GEN. - Coal Hydrogen GENeration Obiettivi : Ottimizzazione del processo di gassificazione, in particolare: - ottimizzare i principali parametri operativi (con riferimento ai rapporti caratteristici aria/carbone e vapore/carbone) a seconda del combustibile utilizzato; - perfezionare il sistema di regolazione e controllo e valutarne le possibili modifiche necessarie per un impianto commerciale; Ottimizzazione delle tecniche di lavaggio e di desolforazione del syngas; in particolare: -verificare le prestazioni del sistema di rimozione del tar -verificare l efficacia dei processi di desolforazione a bassa temperatura con syngas ricchi di composti dello zolfo (conseguenti all utilizzo del carbone Sulcis); -prove di caratterizzazione di altri solventi per la desolforazione a freddo (ammine); -prove di caratterizzazione di sorbenti per la desolforazione a caldo (differenti tipologie di ossidi metallici). Sviluppo e validazione dei modelli di simulazione dei processi di gassificazione e di trattamento del syngas: in particolare: - sviluppare i modelli di simulazione delle principali apparecchiature dell impianto (gassificazione, desolforazione a freddo e a caldo, CO-shift, assorbimento della CO2); - validare e mettere a punto tali modelli sulla base dei risultati sperimentali

8 Progetto CO.HY.GEN. - Coal Hydrogen GENeration Sperimentazione dei processi di arricchimento in idrogeno del syngas con utilizzo di diversi catalizzatori per la reazione di CO-shift: Obiettivi : - verificare l efficienza del processo di CO-shift al variare dei principali parametri operativi; - minimizzare il consumo di vapore, al fine di ridurre i costi operativi di un analogo impianto su scala commerciale; - caratterizzare differenti tipologie di catalizzatori (dai costosi catalizzatori non piroforici a base di platino ai più economici catalizzatori a base di ossidi di ferro); - definire le procedure operative e mettere a punto il sistema di regolazione e controllo. Sviluppare il processo di separazione della CO2 con rendimenti superiori al 90%, mediante assorbimento con ammine ed altri solventi: - ottimizzare il processo operante con monoetanolammina; - caratterizzare altri solventi o miscele di solventi;

9 Progetto PR.A.T.O + ECBM Sulcis Pre-combustion Adsorption Technology Optimization for CO2 capture CARBONE 700 kg/h Impianto di gassificazione pilota Sezione di trattamento syngas Desolforazione P= 60 bar T= C Ottimizzazione su scala pre-industriale dei sistemi di separazione di e di confinamento geologico della CO 2. Al confinamento geologico Progetto ECBM Sulcis in collaborazione con Carbosulcis CO shift Separazione CO 2 H 2 CO 2 ammine e solventi fisici (metanolo, ammoniaca, miscele ) Syngas Ciclo Combinato Per produzione e.e. Partner: camino SOTACARBO, ENEA, Techint, Università di Cagliari, Politecnico di Milano SOx NOx CO2

10 Progetto P.R.A.T.O +E.C.B.M. Sulcis Per la produzione di syngas da carbone, la separazione e la cattura della CO 2 Obiettivi sviluppare un sistema di separazione della CO2 efficiente e poco costoso, da applicare a impianti IGCC commerciali, esistenti o futuri. Sperimentazione dei differenti solventi commerciali per la separazione della CO2 sia di tipo fisico (come il metanolo), ottimali per elevate pressioni, sia di tipo chimico (ammoniaca, ammine, ecc.), più efficienti per pressioni elevate, oltre a miscele di vari solventi chimici e fisici. Ridurre i costi di investimento dell impianto di separazione di CO2, con particolare riferimento al sistema di rigenerazione del solvente in quanto tale processo influenza notevolmente i costi. Mettere a punto le procedure operative e di regolazione e controllo dell impianto, oltre allo sviluppo di modelli di simulazione che consentano uno scale-up del processo. Produrre CO2 concentrata (maggiore del 95%) da avviare al confinamento geologico Sperimentare il confinamento geologico della CO2 con tecniche ECBM nel bacino carbonifero del Sulcis

11 Progetto Carbo.micro.gen. Idrogeno da carbone per micro-generazione elettrica e micro-reti di distribuzione dell idrogeno e del syngas carbone Motori a combustione interna Energia elettrica Biomassa Gassificatore Lo sviluppo del progetto prevede la partecipazione di: SOTACARBO, ENEA, CSM, Università di Cagliari, Ansaldo Ricerche, Ansaldo Fuel Cells syngas H 2 Sezione trattamento syngas CO 2 confinamento geologico della CO 2 Microturbine a gas Fuel cells Rete di distribuzione drogeno Energia termica Impianti di refrigerazione

12 Progetto Carbo.micro.gen. Descrizione del Progetto La sperimentazione prevista dal progetto CARBOMICROGEN verterà su: Sistemi di purificazione del syngas da carbone per la produzione di idrogeno e gas combustibili di differenti livelli di purezza al fine di soddisfare le specifiche delle unità di microgenerazione. Sistemi di microgenerazione di energia elettrica da syngas di carbone tramite l utilizzo di celle a combustibile. Sistemi di microgenerazione di energia elettrica con possibilità di cogenerazione termica e raffrescamento estivo a partire da syngas di carbone, basati su Motori a Combustione Interna (MCI) e cicli frigoriferi ad assorbimento. Mini reti di distribuzione di gas ricco in idrogeno e sistemi di microgenerazione quali celle a combustibile di tipo PEM (Proton Exchange Membrane

13 Progetto CARBO.MICRO.GEN. Obiettivi Gli obiettivi di ricerca che si intendono raggiungere sono: progettazione e realizzazione di sistemi di microgenerazione di energia elettrica con possibilità di cogenerazione termica e raffrescamento estivo a partire da syngas di carbone, basati su: - Motori a combustione interna e cicli frigoriferi ad assorbimento. - Celle combustibili a carbonati fusi: MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell). - Celle a combustibile di tipo: PEM (Polymer Electrolyte Membrane). Sperimentazione, in esercizio, della resistenza dei materiali, delle tenute di collegamento, e messa a punto dei sistemi di sicurezza relativi all esercizio delle mini reti di distribuzione idrogeno per la microgenerazione distribuita.

14 Progetto F.I.N.E. CO2 - Flameless Italia No Emission CO2 NOx SOx CO2 concentrata Al confinamento geologico con tecniche: EGR ECBM EOR Acquiferi salini Carbone Impianto di Potenza con combustore Flameless e.e. Ceneri vetrose Protocollo d intesa: ITEA SOTACARBO-ENEA-ANSALDO ENERGIA. Il progetto, considerato di interesse per il sistema elettrico nazionale, è inserito nel programma CERSE, con riferimento all impiego per la combustione di carboni di basso rango

15 PROGETTO F.I.N.E. CO2 Obiettivi Alti rendimenti del processo, rispetto ai sistemi tradizionali; Riduzione delle emissioni di NOx in atmosfera; Separazione della CO 2 dai fumi della combustione; Produzione di residui solidi inerti; Minori costi di produzione di e.e.; Confinamento geologico della CO2 con tecniche ECBM, se sviluppato nel Sulcis.

16 ATTIVITÀ IN CORSO Progetto Co.Hy.Gen - Coal Hydrogen Generation and CO2 capture from coal-syngas Altri progetti in corso: sperimentazione di nuovi processi di rimozione TAR da syngas) Sperimentazione dei nuovi processi di co-gassifizione Carbone- Rifiuti-Biomasse) Progetti Zero Emission Progetto PRATO +ECBM Produzione di H2 con separazione CO2 + confinamento geologico CO2 Progetto CARBOMICROGEN+ECBM Microgenerazione di energia da carbone + confinamento geologico CO2 Progetto FINECO2 (Flameless Italia No Emission CO2) FLAMELESS +ECBM

17 Conclusioni A sostegno dei progetti in corso è necessario ottenere un costante e adeguato supporto finanziario sia da parte del Governo, attraverso i programmi di ricerca per lo sviluppo di progetti per la ricerca del sistema elettrico nazionale, che da parte della Regione Sardegna, con la quale è stato recentemente stipulato, da parte delle amministrazioni locali del Sulcis, un Protocollo di Intesa per lo sviluppo del Centro Ricerche Sotacarbo delle attività di ricerca per la produzione di energia elettrica da carbone pulito che deve essere trasformato in programmi concreti di finanziamento.