Centrale a carbone di Saline Joniche - Tesina per istituto tecnico chimico

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1 PREMESSA: Il PROBLEMA DEI PROBLEMI - L’ENERGIA

Fra tutte le risorse di cui abbiamo bisogno, l’energia gioca un ruolo

particolarmente importante, non solo perché usiamo energia in ogni azione

della nostra vita, ma anche perché c’è energia incorporata in ogni prodotto

della nostra attività. La chimica è coinvolta in mille modi nel problema

energetico. In ogni reazione chimica c’è in gioco energia.

La raffinazione del petrolio, che porta alla forma di energia più usata nei

trasporti, cioè i combustibili liquidi, è un processo chimico molto complesso

molto energivoro. La produzione di sostanze di uso comune richiede enormi

quantità di energia: ad esempio, per produrre una tonnellata di materie

plastiche si consuma una quantità di energia pari a quella generata da 2,5

tonnellate di petrolio. Oggi lo sviluppo delle energie rinnovabili, in

particolare dell’energia solare e dell’energia eolica, richiede l’uso di

materiali speciali, spesso basati su elementi chimici presenti in natura in

quantità molto limitate, come le cosiddette Terre rare, che fino a pochi anni

fa erano oggetto di studio solo da parte di alcuni specialisti .

Attualmente circa il 90% dell’energia primaria proviene dai combustibili

fossili, un risorsa indubbiamente molto comoda, che usiamo in quantità

massicce. Oggi al mondo, ogni secondo, si consumano 1.000 barili di

petrolio, 96.000 metri cubi di metano e 222 tonnellate di carbone . Però già

da diversi anni ci stiamo rendendo conto che l’uso dei combustibili fossili

causa gravi problemi, in parte imprevisti, che ci mettono di fronte a limiti

con i quali dobbiamo confrontarci. Stiamo infatti attraversando una crisi

energetica dalla quale potremo uscire solo con l’aiuto della chimica. Il primo

problema è che i combustibili fossili si stanno esaurendo, come accade per

tutte le risorse non rinnovabili. Inoltre, consumando i combustibili fossili, si

producono sostanze molto nocive per la salute dell’uomo ( ossidi di azoto e

zolfo, idrocarburi aromatici polveri sottili, metalli pesanti, ecc. ) e si

immettono nell’atmosfera enormi quantità di anidride carbonica, un dei gas

responsabili per il cambiamento climatico.

Un terzo problema, legato all’uso dei comodi, ma costosi e non

omogeneamente distribuiti combustibili fossili, è la forte disparità nei

consumi energetici fra le varie nazioni della Terra. Cosa si può fare per

fronteggiare la crisi energetica che già sperimentiamo e che è destinata ad

aggravarsi ? La risposta ha due facce: consumare meno energia e trovare

fonti alternative ai combustibili fossili . Nei paesi sviluppati come l’Italia, di

fronte ad una domanda di energia sempre crescente, la politica adottata

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finora è stata quella di aumentare le impostazioni di combustibili fossili:

continuare su questa strada significa correre verso il collasso economico,

ambientale e sociale. Oggi, la prima cosa da fare è mettere in atto

provvedimenti mirati a consumare di meno.

L’energia è una risorsa in via di esaurimento? Le risorse energetiche che

hanno alimentato la civiltà umana nell’ultimo secolo si stanno

sensibilmente assottigliando. Oltre l’80% dell’energia primaria che oggi

consumiamo nel mondo è ottenuta dai combustibili fossili. Possiamo

discutere all’infinito di quando raggiungeremo il picco di produzione del

petrolio, del gas o del carbone. Possiamo illuderci che le risorse non

convenzionali o “estreme” di petrolio e gas verranno in nostro soccorso.

Resta il fatto che la festa dei combustibili fossili avrà comunque fine nel

corso di questo secolo mentre, nel frattempo, continueremo ad alterare il

clima del pianeta, con conseguenze economiche e sociali del tutto

imprevedibili. Solo se la nostra generazione ritiene di essere l’unica padrona

e beneficiaria delle risorse energetiche esauribili del pianeta, può

continuare su questa strada. Se invece ritiene di avere una responsabilità

verso le future generazioni deve riconoscere che è giunta il momento di

cambiare strada.

-L’energia e sviluppo

L’energia è il motore della civiltà e dell’economia. Le energie rinnovabili ,

per diventare sempre più efficienti e diffuse, necessitano di grandi progressi

tecnologici e sono un occasione straordinaria di lavoro per l’economia in

affanno come quelle dei paesi occidentali, e dicono di mirare a una “società

della conoscenza”. Le rinnovabili sono un’occasione irripetibile per

rinnovare materiali, processi e reti di distribuzione, per creare nuove

opportunità di lavoro e per far crescere un’economia nazionale di grandi,

medie e piccole imprese in modo razionale e sostenibile. È importante

sottolineare che le scienze chimiche giocheranno un ruolo chiave nella

transizione energetica.

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2- CARATTERISTICHE PRINCIPALI E MOTIVAZIONI DEL PROGETTO

2.1 Introduzione

Una centrale elettrica è un impianto che “produce” energia elettrica, o per

meglio dire trasforma energia disponibile in altre forme (chimica o fisica) in

energia elettrica. Ad esempio, una centrale idroelettrica trasforma in

energia elettrica l’energia dell’acqua fluente (o dell’acqua che cade lungo le

condotte forzate) mettendo in movimento una macchina (generatore

elettrico) in grado di trasformare, per l’appunto, un moto rotatorio (quello

delle turbine azionate dall’acqua) in energia elettrica. In una centrale

termoelettrica il movimento rotatorio del generatore viene assicurato da

vapore in pressione, che aziona le turbine. Il vapore è a sua volta ottenuto

dalla combustione del combustibile che alimenta la centrale, cosicché

l’energia contenuta nei legami chimici del combustibile viene trasformata in

calore, e quindi in movimento della turbina ed infine, mediante il

generatore, in energia elettrica.

Le centrali termoelettriche possono essere alimentate da derivati del

petrolio (in genere olio

combustibile), da gas naturale, da biomasse o, come nel caso della Centrale

di Saline Joniche oggetto del presente studio, da carbone.

Più in particolare, il progetto di una centrale termoelettrica a carbone deve

comprendere:

gli impianti necessari a trasformare l’energia contenuta nel carbone in

 energia elettrica: le caldaie dove si brucia il carbone (generatori di

vapore), le turbine e i generatori elettrici;

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gli impianti necessari a ridurre le emissioni inquinanti e a garantire

 una corretta emissione degli scarichi della centrale (i sistemi per

l’abbattimento degli inquinanti e i camini, innanzitutto);

gli impianti necessari a garantire l’afflusso e lo stoccaggio

 temporaneo del carbone e delle altre materie prime necessarie per il

funzionamento dell’impianto;

gli impianti necessari a trasferire l’energia elettrica prodotta dalla

 Centrale alla rete di

trasmissione nazionale.

Da un punto di vista progettuale, i requisiti di un sito sul quale localizzare

un impianto quale quello in esame comprendono dunque, oltre alla

disponibilità di spazi adeguati alla localizzazione di tutti gli impianti e gli

edifici necessari, l’accessibilità e la disponibilità di infrastrutture in grado di

garantire i flussi di materie prime in entrata e i flussi di sottoprodotti in

uscita.

2.2 Il sito di progetto

Il sito individuato è compreso nell’ambito dell’area occupata dallo

stabilimento ex Liquichimica in località Saline Joniche, Comune di

Montebello Jonico, provincia di Reggio Calabria. Lo stabilimento in oggetto,

operativo a partire dal 1976 ma mai entrato in produzione, si estende,

lungo la costa, su una superficie pari a circa 700.000 m2; l’area destinata

ad ospitare la Centrale copre una superficie di circa 320.000 m2, (incluse le

aree demaniali per la nuova presa acqua mare) ed è stata acquisita dal

Proponente SEI S.p.A. (con l’eccezione delle aree appartenenti al demanio).

Fra le caratteristiche più interessanti del sito si possono evidenziare le

seguenti:

l’area industriale si trova attualmente in condizioni di degrado,

 essendo abbandonata da diversi anni; la realizzazione di un nuovo

progetto può costituire, sotto questo particolare profilo, anche

l’occasione per una riqualificazione dell’intero sito;

le strutture portuali realizzate a servizio dello stabilimento

 Liquichimica, attualmente in stato di degrado e praticamente inagibili,

potranno costituire, a seguito di interventi di ripristino e

ristrutturazione, una infrastruttura adeguata alle esigenze di trasporto

del carbone e di altre materie prime ed aperta ad altri usi (pesca,

diporto, turismo);

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l’area è facilmente accessibile anche via terra, grazie alla ferrovia

 Reggio Calabria – Taranto (che ne definisce il limite lato mare) e alla

Strada Statale 106 Jonica, che ne delimita il perimetro lato monte.

2.3 Le motivazioni della scelta del carbone

La scelta progettuale che più significativamente caratterizza il progetto è

senza dubbio quella

dell’impiego del carbone come combustibile. Tale scelta è motivata dal

Proponente principalmente dalla necessità di diversificare il mix energetico

in linea con quanto previsto dalla normativa comunitaria e nazionale. In

Italia, infatti, la quota di energia elettrica prodotta mediante combustione di

carbone (pari a circa il 14% della produzione elettrica complessiva) è di

molto inferiore a quella degli altri paesi industrializzati, con la sola

eccezione della Francia che, però, produce una rilevante quota di energia

elettrica da nucleare (circa il 75% dell’energia prodotta). Sempre con

riferimento all’Italia, l’incidenza percentuale del gas naturale sulla

produzione totale di energia elettrica è viceversa fra le più elevate (circa il

50% della produzione elettrica complessiva), con un valore superiore anche

a quello della Gran Bretagna, dove la produzione di energia elettrica, oltre

ad essere caratterizzata da una rilevante incidenza di carbone e nucleare,

può contare sui rilevanti giacimenti di gas del Mare del Nord. Oltre alla

diversificazione del mix energetico, ulteriori elementi che concorrono a

motivare la scelta del carbone come fonte di energia riguardano la

sicurezza degli approvvigionamenti, sia in termini di disponibilità di

combustibile, sia in termini di certezza dei rifornimenti. Si evidenzia inoltre

come, attualmente, la produzione di energia elettrica mediante

combustione del carbone sia conveniente sotto il profilo economico, e

competitiva al confronto con olio combustibile e gas naturale.

L’adozione di tecnologie innovative consente infine di raggiungere

un’efficienza elettrica netta

superiore al 45% con conseguenti benefici anche sotto il profilo delle

emissioni di inquinanti

atmosferiche, contenute entro limiti del tutto comparabili con quelli relativi

ad impianti tradizionali. Per contro, le emissioni unitarie di CO2 risultano

essere superiori a quelle derivanti da qualsiasi altro combustibile.

Sotto il profilo progettuale e tecnologico gli impianti considerati più avanzati

sono attualmente quelli cosiddetti di tipo ultrasupercritico a polverino di

carbone; impianti di questa tipologia sono operativi da una quindicina di

anni in Germania, Danimarca. Il carbone assunto come riferimento per la

valutazione di prestazioni ed emissioni è un carbone Sudafricano con un

tenore di riferimento per lo zolfo dello 0,6%.

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Analisi Elementare (secca) (% peso)

Umidità totale 8,0

Ceneri 11,0

Carbonio totale 64,7

Idrogeno 4,4

Azoto 1,5

Zolfo 0,6

Ossigeno 9,8

Totale 100,0

Potere Calorifico Inferiore (kJ/kg): 24.886

3- DESCRIZIONE DEL PROGETTO

3.1 Le alternative tecnologiche considerate

Preliminarmente allo sviluppo del progetto sono state considerate le

alternative tecnologiche

disponibili:

Ciclo a Vapore UltraSuperCritico con Caldaia a Polverino di Carbone;

 Ciclo a Vapore SuperCritico con Caldaia a Letto Fluido;



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Impianti integrati di gassificazione e ciclo combinato (IGCC).



L’analisi si è basata su criteri di affidabilità tecnologica, di attenzione

all’ambiente e di economicità. In particolare, si sono considerate le taglie

disponibili per le diverse tecnologie e le prestazioni conseguibili in termini di