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CCC/241

Analisi tecno-economica delle moderne tecnologie di pre-essiccamento per gli impianti alimentati a lignite (CCC/241)

Nigel Dong

La lignite è utilizzata in molte parti del mondo per la produzione dell’energia elettrica. Nelle centrali elettriche convenzionali, alimentate con questo combustibile, l’elevato contenuto di umidità (30-70 %) e il suo basso potere calorifico possono determinare una bassa efficienza termica. Un modo efficace per incrementare l’efficienza e ridurre contestualmente le emissioni di  consiste nell’essiccare la lignite prima della combustione in caldaia. Nella maggior parte dei lavori riportati nella letteratura scientifica si evidenziano gli aspetti tecnici e progettuali dei processi di pre-essicazione, ma si forniscono poche informazioni sui relativi costi di investimento.
Nell’ultimo decennio, soprattutto in Germania e negli Stati Uniti, sono state sviluppate differenti tecnologie moderne di pre-essicazione della lignite. Per lo sviluppo di queste nuove tecnologie di essiccazione – per ottenere un equilibrio tra la dimensione compatta dell’essiccatore e l’elevata efficienza dell’operazione di essiccazione – è stato necessario ottimizzare alcuni parametri operativi: la dimensione delle particelle del carbone, la pressione del letto fluido e del vapore di riscaldamento alimentato allo scambiatore connesso all’unità di essiccazione. Nel 2007, grazie a un investimento complessivo di 50 milioni di euro, è stato realizzato a Niederaussem un prototipo commerciale WTA nell’Unità supercritica K della centrale elettrica RWE (Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk): un essiccatore capace di ridurre l’umidità della lignite dal 50-55% al 12%, portando all’1% il guadagno in efficienza termica dell’impianto e ad una riduzione del 2,5% delle emissioni di CO2.
Nell’agosto del 2012 la RWE ha commissionato la costruzione di due unità BoA (Braunkohlekraftwerk mit optimierter Anlagentechnik, abbreviazione tedesca per la centrale elettrica a lignite con impiantistica ottimizzata) da 2,2 GW di potenza con il 43% di efficienza. Tuttavia l’elevata qualità del carbone impiegato incide pesantemente sui relativi costi di manutenzione, ripercuotendosi in particolare sui sistemi di pulizia della caldaia e dei gas di scarico, come FGD (Flue gas desulphurisation) e ESP (Electrostatic precipitator) che ne rappresentano circa il 40%. Il capitale impiegato dalla RWE, per la realizzazione dell’impianto di Grevenbroich-Neurath, ammonta a circa 2,6 miliardi di euro.
Nel 2006 una nuova tecnologia, denominata AUSC 700° (advanced ultra-supercritical), è stata proposta da Kakaras e altri. Questo nuovo tipo di processo – in fase di sviluppo in Europa, Stati Uniti e Giappone, e più recentemente in Cina e in India – integrato dall’essiccatore WTA, porterebbe ad un aumento dell’efficienza termica dal 43% (PCI) al 48-49% (PCI), corrispondente ad una riduzione delle emissioni di da 0,930 t/MWh a 0,816 – 0,833 t/MWh. Lo studio economico-finanziario ZEP (Zero Emissions Platform) ha inoltre stimato in 537 milioni di euro i costi di installazione totali per un’unità AUSC 700° da 422 MW alimentata a lignite con pre-essicatore WTA. Lo studio, relativamente alle centrali alimentate a lignite, ha messo a confronto tre differenti tecnologie di cattura della CO2, pre-combustione, post-combustione e ossicombustione. Dall’indagine è emerso che la cattura post-combustione è un’operazione più onerosa per gli impianti a lignite rispetto alle semplici centrali a carbone, a causa dei maggiori costi di investimento e di manutenzione. FP

Il rapporto originale è consultabile gratuitamente, previa registrazione, all’indirizzo:

http://www.iea-coal.org.uk/site/2010/publications-section/reports