CENTRO DI RICERCA CERI PREVISIONE, PREVENZIONE E CONTROLLO DEI RISCHI GEOLOGICI Workshop Stoccaggio Geologico della CO2 La cattura della CO 2 Giuseppe Girardi ENEA Sustainable fossil fuels and CCS SOTACARBO vicepresident giuseppe.girardi@enea.it Palazzo Doria Pamphili, Valmontone 3 Dicembre 2012
Fabbisogno energetico in Italia (2009) TOTALE= 180.3 Mtep RINNOVABILI 20.18 Mtep IMPORT ELETTRICITA 9.89 Mtep SOLIDI 13.07 Mtep 11.19 % 7.25 % Fabbisogno di energia in Italia per fonti primarie 2009 35.43 % LIQUIDI 73.3 Mtep GAS 63.9 Mtep
Generazione elettrica in Italia (2009) RICHIESTA DI ELETTRICITA : 326,000 GWh TERMOELETTRICA: 221.100 GWh RINNOVABILI: IMPORTATA: 59.150 GWh 45.000 GWh IDRO: 52,000 GWh (15.95 %) EOLICO + PV: 7,150 GWh (2.19 %) IMPORTATA 13.8 % SOLID 16.24% RINNOVABILI 18.14 % TERMOELETTRICA 67.82 % NG 64.7% GENERAZIONE DI ENERGIA TERMO ELETTRICA: 221,100 GWh PETROLIO 6.48 % ALTRI SOLIDI 7.64 % SOLIDI 16.24 % ALTRI 4.94 % GAS NATURALE 64.7 %
IEA: riduzione delle emissioni di CO2
Sistema di scambio delle quote di emissione 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
PRE COMBUSTION OXY FUEL POST COMBUSTION Cattura della CO2: 3 vie parallele POST - COMBUSTION OXY - FUEL PRE - COMBUSTION
POST COMBUSTION Cattura della CO2: 3 vie parallele ARIA COMBUSTIBILE IMPIANTO TRATTAMENTO FUMI E SEPARAZIONE CO2 POST - COMBUSTION
OXY FUEL Cattura della CO2: 3 vie parallele OXY - FUEL PRODUZIONE OSSIGENO COMBUSTIBILE IMPIANTO ACQUA CO2 CONCENTRATA
PRE COMBUSTION Cattura della CO2: 3 vie parallele PRE - COMBUSTION PRODUZIONE OSSIGENO COMBUSTIBILE CO2 SYNGAS IDROGENO ARIA opp. OSSIGENO IMPIANTO
ZEP: Levelized CoE con/senza CCS Valore attualizzato dei costi complessivi dell impianto durante tutta la sua vita convertito in quota annuale costante livellata in costo reale (inflazione)
Centrali a carbone USC costi 2009, 2.4/GJ 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.
EIIs: European Industrial Initiatives Rafforzare la ricerca e l innovazione industriale nel settore dell energia. Ridurre i costi e/o migliorare le prestazioni 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 o Fuel cells e idrogeno Fusione nucleare : ITER (internazionale) e F4E (community)
EIIs: programma Italiano sulle CCS SETIS 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 PILOT R&D CBM-ECBM in Sulcis basin X X other Carbosulcis-Sotacarbo-ENEA Brindisi post comb ENEL Oxycomb ITEA - ENEA pre-comb X X X ENEA-Sotacarbo-ERSE post-comb X X X ERSE-ENEA-ENEL oxy-comb X X ENEA-ITEA-Sotacarbo-CNR ECBM-wells-aquifers X X X ENI-Carbosulcis-OGS-Univ., ENEA,.. other other
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) Project goal To retrofit one 660 MW e coal fired unit of Porto Tolle power station with CO 2 post combustion capture equipment and start CO 2 underground storage in an off-shore saline aquifer by 2015 Porto Tolle power plant Porto Tolle Power plant STRIPPERS 100 km COAL UNIT 2 REBOILER CO 2 storage area FUEL GAS DESULFURIZATION ABSORBER STORAGE TANKS
400 MWe coal plant with CCS in Sardinia imported low sulphur coal coal mine power plant national grid Sulcis coal ash electrical energy carbon dioxide methane plant size: 350-450 MW e (italian law n 9 23/07/2009)
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
Situazione attuale 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
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 giuseppe.girardi@enea.it
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