CENTRO DI RICERCA CERI PREVISIONE, PREVENZIONE E...

La cattura della CO2

Giuseppe Girardi

ENEA Sustainable fossil fuels and CCS

SOTACARBO vicePresident

giuseppe.girardi@enea.it

Palazzo Doria Pamphili, Valmontone

3 Dicembre 2012

Workshop Stoccaggio Geologico della CO2

CENTRO DI RICERCA CERI PREVISIONE, PREVENZIONE E CONTROLLO DEI RISCHI GEOLOGICI

Fabbisogno di energia in Italia per fonti primarie 2009

LIQUIDI 73.3 Mtep

RINNOVABILI 20.18 Mtep

GAS 63.9 Mtep

35.43 %

7.25 %

11.19 %

IMPORT ELETTRICITA’ 9.89 Mtep

SOLIDI 13.07 Mtep

TOTALE= 180.3 Mtep

Fabbisogno energetico in Italia (2009)

GAS NATURALE 64.7 %

SOLIDI 16.24 %

ALTRI SOLIDI 7.64 %

PETROLIO 6.48 %

ALTRI 4.94 %

RICHIESTA DI ELETTRICITA’: 326,000 GWh TERMOELETTRICA: 221.100 GWh

RINNOVABILI: 59.150 GWh

IMPORTATA: 45.000 GWh

NG 64.7%

SOLID 16.24%

TERMOELETTRICA 67.82 %

RINNOVABILI 18.14 %

IMPORTATA 13.8 %

IDRO: 52,000 GWh (15.95 %) EOLICO + PV: 7,150 GWh (2.19 %)

GENERAZIONE DI ENERGIA TERMO ELETTRICA: 221,100 GWh

Generazione elettrica in Italia (2009)

IEA: riduzione delle emissioni di CO2

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

Sistema di scambio delle quote di emissione

PO

ST

CO

MB

US

TIO

N

OX

Y

FU

EL

PR

E

CO

MB

US

TIO

N

POST - COMBUSTION

OXY - FUEL

PRE - COMBUSTION

Cattura della CO2: 3 vie parallele

ARIA

COMBUSTIBILE TRATTAMENTO FUMI

E SEPARAZIONE CO2 IMPIANTO

PO

ST

CO

MB

US

TIO

N

POST - COMBUSTION

Cattura della CO2: 3 vie parallele

CO2

CONCENTRATA

ACQUA

IMPIANTO

PRODUZIONE

OSSIGENO

COMBUSTIBILE

OX

Y

FU

EL

OXY - FUEL

Cattura della CO2: 3 vie parallele

IMPIANTO

PRODUZIONE

OSSIGENO

COMBUSTIBILE SYNGAS

IDROGENO

CO2 ARIA opp.

OSSIGENO

PR

E

CO

MB

US

TIO

N

PRE - COMBUSTION

Cattura della CO2: 3 vie parallele

Valore attualizzato dei costi complessivi dell’impianto durante tutta la sua vita convertito in quota annuale costante “livellata” in costo reale (inflazione)

ZEP: “Levelized CoE con/senza CCS

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.

Centrali a carbone USC – costi 2009, €2.4/GJ

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 Fuel cells e idrogeno

o Fusione nucleare : ITER (internazionale) e F4E (community)

Rafforzare la ricerca e l’innovazione industriale nel settore dell’energia.

Ridurre i costi e/o migliorare le prestazioni

EIIs: European Industrial Initiatives

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

CBM-ECBM in Sulcis basin X X other

PILOT Carbosulcis-Sotacarbo-ENEA

Brindisi post comb other

ENEL

Oxycomb other

ITEA - ENEA

pre-comb X X X

ENEA-Sotacarbo-ERSE

post-comb X X X

R&D ERSE-ENEA-ENEL

oxy-comb X X

ENEA-ITEA-Sotacarbo-CNR

ECBM-wells-aquifers X X X

ENI-Carbosulcis-OGS-Univ., ENEA,..

EIIs: programma Italiano sulle CCS

SETIS

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)

ABSORBER FUEL GAS DESULFURIZATION

STRIPPERS

STORAGE TANKS

REBOILER

COAL UNIT 2

100 km

Porto Tolle Power plant

CO2 storage area

Porto Tolle power plant

Project goal To retrofit one 660 MWe coal fired unit of Porto Tolle power station with CO2 post combustion capture equipment and start CO2 underground storage in an off-shore saline aquifer by 2015

methane

Sulcis coal

electrical energy

ash

coal mine power plant national grid

imported low sulphur coal

carbon dioxide

plant size: 350-450 MWe

(italian law n°9 23/07/2009)

400 MWe coal plant with CCS in Sardinia

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

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

Situazione attuale

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