Da Houston, futuro a emissioni zero

Uno dei fattori chiave che dà impulso alla crescita delle centrali elettriche alimentate a gas è il vantaggio sostanziale che questa sostanza offre a livello ambientale rispetto ad altri carburanti fossili: quando viene utilizzato per generare elettricità, il gas naturale può infatti emettere fino al 60 percento in meno di biossido di carbonio rispetto al carbone. Le centrali alimentate a gas naturale sono inoltre più adatte a fornire le riserve di energia essenziali richieste dalle tecnologie rinnovabili, come l’eolica e quella solare.
Per come viene utilizzato attualmente, il gas naturale assume potenzialmente il ruolo di combustibile “ponte”, promuovendo il passaggio dalle attuali infrastrutture energetiche ad alternative rinnovabili. Tuttavia, fonte di una quantità ancora significativa di CO2, l’energia ottenuta dal gas naturale non sembra essere una soluzione praticabile sul lungo termine. Eppure, contrariamente alle aspettative, una centrale oggi in fase di sperimentazione in Texas annuncia forse per il gas naturale un nuovo futuro.

Il nuovo volto del gas naturale?

Situata a poca distanza da Houston, la centrale pilota Net Power è forse al momento la centrale elettrica più chiacchierata al mondo. La MIT Technology Review l’ha inserita nella propria lista delle 10 tecnologie all’avanguardia da tenere d’occhio nel 2018, e la centrale è stata protagonista di diversi articoli su riviste come Forbes e Slate.
Un’attenzione mediatica di questa entità è tuttavia ben motivata: Net Power ha infatti rivelato che in Texas si sta raggiungendo un risultato senza precedenti: la produzione di elettricità dal gas naturale con un’impronta di carbonio pari a zero.
Gli sviluppatori della centrale puntano a raggiungere questo formidabile risultato utilizzando un nuovo ciclo termodinamico chiamato Ciclo Allam, che impiega gli la produzione di CO2 trattenuti dalla combustione del gas naturale, per azionare una turbina separata.

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L’impianto a gas naturale di Net Power (Net Power)

Questo è possibile sottoponendo la CO2 a pressioni superiori a 72,9 atmosfere (74 bar), in modo che il gas entri in quello che viene definito stato “supercritico” e che lo rende un fluido di lavorazione più efficiente rispetto alle emissioni regolari di CO2.
Oltre a essere un mezzo altamente efficiente per la produzione di elettricità, la CO2 generata come parte integrante per la generazione di energia fa sì che il gas possa essere facilmente trattenuto, piuttosto che essere convogliato verso l’atmosfera come avviene nella maggior parte delle centrali termoelettriche. Immagazzinando o riutilizzando la CO2 sequestrata, la centrale Net Power dovrebbe riuscire a produrre elettricità a basso costo con emissioni nette di carbonio pari quasi a zero.
Oltre all’enorme vantaggio di prevenire emissioni dirette di CO2, l’utilizzo del ciclo di Allam per produrre energia dal gas naturale consente alla centrale Net Power di mantenere il calore all’interno del sistema di generazione, richiedendo quindi meno combustibile per raggiungere la temperatura operativa. Inoltre, utilizzando ossigeno puro per la combustione del gas al posto dell’aria (che contiene il 78 percento di azoto), praticamente tutte le emissioni di NOx degli impianti tradizionali a gas vengono eliminate.
Net Power, nasce da una collaborazione fra l’azienda di sviluppo tecnologica 8 Rivers Capital, Exelon Generation e la compagnia energetica CB&I per la costruzione dell’impianto pilota in Texas iniziata nel 2016.
A gennaio 2018 l’azienda si trovava in fase di test dei componenti individuali della centrale, prevedendo di iniziare a fornire elettricità alla rete elettrica entro la fine dell’anno, con una capacità iniziale di 50 MW, sufficienti per alimentare circa 40.000 abitazioni locali. Ma l’impatto di questo progetto potrebbe spingersi ben presto oltre i confini del Texas. Anche se non si tratta della prima centrale elettrica a gas naturale che pianifica di trattenere il carbonio e immagazzinarlo, riuscirci a zero costi extra rispetto alla produzione standard di elettricità potrebbe rivoluzionare le modalità di utilizzo del gas naturale in tutto il mondo.
Catturare la CO2 generata dalle centrali termoelettriche è un’operazione complessa, soprattutto a causa della difficoltà nel separare il biossido di carbonio a bassa concentrazione dalla miscela dei gas esausti. Il ciclo di Allam, però, raggira quest’ostacolo, utilizzando la CO2 come fluido di lavorazione. Dal momento che, una volta completata la produzione di energia, il gas è già stato catturato, non occorrono altre fasi né altri investimenti.
Se Net Power riuscirà a dimostrare il buon funzionamento della centrale tramite il ciclo di Allam, potrebbe rappresentare il primo sistema economicamente sostenibile per produrre elettricità dal gas naturale (o da ogni altro combustibile fossile), con emissioni di carbonio realmente pari a zero.

Il Ciclo Allam (Net Power)

Naturalmente, anche se l’impianto pilota dovesse avere successo, rimarrebbe il problema di cosa fare con la CO2 recuperata. Un possibile impiego potrebbe essere la produzione di materiali come il cemento, la plastica e altri prodotti a base di carbonio. Nel breve periodo, però, è più probabile che la CO2 generata venga utilizzata nel recupero del petrolio (EOR, Enhanced Oil Recovery), una tecnica in cui il gas viene iniettato nel petrolio per aumentarne la resa.
Utilizzare la CO2 trattenuta per rilasciarne in modo efficace una quantità maggiore può sembrare controproducente. Tuttavia, secondo Bill Brown, l’amministratore delegato di Net Power, il processo potrebbe potenzialmente portare a una riduzione netta di emissioni di CO2, poiché per ogni atomo di carbonio estratto dal terreno durante l’EOR, due saranno immagazzinati sottoterra come CO2 compressa.
Trovare un modo adeguato per utilizzare la CO2 catturata sarà essenziale se la produzione di energia da gas naturale dovesse diventare effettivamente un processo a zero emissioni di carbonio e, in ogni caso, trovare un modo economicamente sostenibile per trattenere il carbonio sarebbe un passo fondamentale verso questo obiettivo.
In base ai risultati che produrrà l’ambizioso impianto pilota di Net Power, il 2018 potrebbe essere ricordato come un anno chiave per il futuro a lungo termine del gas naturale.

di Robin Wylie

(da Eniday Newsletter  dell’11 gennaio 2019)

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