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CCC/223

Combinare carbone e rinnovabili (CCC/223)
Stephen Mills

Esistono diverse possibilità, alcune delle quali già sviluppate a livello commerciale, per l’utilizzo della biomassa in combinazione con il carbone in processi di gassificazione e produzione di energia. I processi fino ad oggi maggiormente studiati utilizzano principalmente biomasse residuali di tipo legnoso, una risorsa attualmente ancora poco sfruttata commercialmente nonostante la sua grande disponibilità in varie zone del pianeta. Non tutti i siti produttivi sono infatti facilmente accessibili e la raccolta ed il trasporto dei residui forestali possono risultare poco convenienti quando il costo di approvvigionamento di questa tipologia di combustibile supera il suo valore di mercato.

La gassificazione del carbone è un processo ampiamente sfruttato su scala industriale per la generazione elettrica, per la produzione di prodotti chimici e di combustibili liquidi. Le tecnologie maggiormente utilizzate sono di tre tipi: a letto trascinato, a letto fluido e a letto fisso. La produzione di gas dalla sola biomassa (in reattori di scala inferiore rispetto a quelli che vengono attualmente utilizzati per il carbone) è generalmente praticata per la generazione di energia elettrica o termica, ma ultimamente si è osservato un crescente interesse anche per la produzione di combustibili liquidi.

Uno degli effetti positivi legati all’utilizzo combinato dei due combustibili è la riduzione delle emissioni inquinanti tipiche delle centrali a carbone convenzionali; fra gli svantaggi legati all’utilizzo della biomassa i più significativi sono rappresentati dal basso potere calorifico e dalla bassa densità. Il suo sfruttamento richiede pertanto grossi volumi di stoccaggio e sezioni di impianto dedicate per la preparazione del combustibile; questa maggiore complessità negli impianti di gassificazione e combustione incide inevitabilmente sul costo di produzione dell’energia prodotta.

La co-gassificazione è stata già implementata con successo su scala commerciale in diversi impianti IGCC a carbone basati su gassificatori di varia tipologia ed è applicabile anche alla produzione di gas naturale sintetico, prodotti chimici, fertilizzanti, carburanti liquidi per trasporti (benzina, diesel, jet-fuel). Molti studi hanno evidenziato come i maggiori rendimenti nella produzione di questi combustibili si possano ottenere con i due principali processi di sintesi noti come Fischer Tropsch (FT) e Methanol To gasoline (MTG) attraverso co-gassificazione; è comprensibile allora come questa desti un sempre maggior interesse, in particolar modo in quei paesi caratterizzati da elevato consumo dei prodotti della raffinazione del petrolio e, nel contempo, da importanti riserve di carbone.

Sono in fase di sviluppo inoltre diversi studi e sperimentazioni in cui il processo di co-gassificazione viene affiancato alla produzione di energia elettrica da altre fonti rinnovabili non programmabili quali l’eolico o il solare.

Un inconveniente di questi sistemi integrati è dato dall’intermittenza della produzione energetica, a causa della quale il picco di produzione può verificarsi quando la richiesta di energia elettrica è scarsa e viceversa. In questo report sono presentate diverse possibilità per utilizzare l’eventuale surplus, tra le quali l’elettrolisi dell’acqua per la produzione di idrogeno e di ossigeno, riutilizzabili nello stesso sistema ibrido: l’idrogeno può infatti essere usato per alimentare delle celle a combustibile, come carburante per il trasporto o come combustibile in un impianto di generazione elettrica; l’ossigeno può essere usato invece per svariate applicazioni industriali, come agente gassificante o in impianti di ossi-combustione.

Ad oggi le tecnologie relative ai sistemi ibridi non sono sufficientemente mature e le applicazioni commerciali su larga scala risultano ancora molto costose; tra queste, l’elettrolisi per la produzione di idrogeno non è attualmente economicamente sostenibile. In futuro una riduzione del costo dell’energia a seguito di un maggiore sfruttamento delle fonti eolica e solare potrebbe rendere più conveniente tale processo. I sistemi ibridi mostrano comunque un grande potenziale a medio termine, in particolare in quei paesi caratterizzati da abbondanti disponibilità in termini di carbone, biomassa ed energia eolica. GC

Il rapporto originale è consultabile gratuitamente, previa registrazione, all’indirizzo:
http://www.iea-coal.org.uk/site/2010/publications-section/reports