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Convegni ATI - Accesso riservato soci CTI

Confronto tra combustione in aria e in ossigeno in sistemi energetici avanzati a ridotte emissioni di CO2

Pubblicazione


Autore: M. Vellini

Collana: CA - 56 - Napoli 2001

Note:
In questa memoria viene analizzata la possibilità di realizzare drastiche riduzioni di emissioni di CO2 in impianti motori termici alimentati da combustibile fossile mediante due diverse metodologie di abbattimento, e cioè:
la rimozione delle CO2 dai gas combusti tramite assorbimento chimico;
l’utilizzo di ossigeno quasi puro in qualità di comburente in cicli semichiusi.
Le analisi sono state condotte su due tipologie di sistemi energetici avanzati:
impianti combinati gas-vapore (CC), rappresentativi di una tecnologia ormai consolidata;
impianti motori termici basati su un nuovo ciclo, denominato AMC (Advanced Mixed Cycle),
rappresentativi di una tecnologia innovativa suscettibile di sviluppo; e considerando in entrambi i casi la liquefazione della CO2 rimossa.
E’ stato quindi condotto un confronto in termini sia termodinamici che economici tra questi sistemi al fine di evidenziare e quantificare le potenzialità delle due differenti tecniche di riduzione delle emissioni di biossido di carbonio anche in relazione al processo termomeccanico di conversione adottato.
Il contenimento delle emissioni di CO2 comporta ovviamente, in ogni caso, una significativa riduzione del rendimento globale di tali impianti ed un incremento altrettanto significativo nel costo del kWh prodotto, ma i risultati sono diversi a seconda del tipo di ciclo adottato e della tecnica di riduzione delle emissioni di CO2 che si considera.Dal punto di vista dell’impatto ambientale i cicli semichiusi alimentati con ossigeno quasi puro rappresentano la migliore soluzione in quanto possono essere considerati ad emissione nulla di CO2.
Per contro necessitano dell’integrazione dell’impianto di potenza con un impianto di separazione dell’aria, oneroso sia sotto il profilo energetico che di costo dei componenti. La penalizzazione energetica, in termini di rendimento globale, per siffatti impianti si aggira intorno a ben 10 punti.
Minori penalizzazioni si ottengono viceversa quando si realizza la convenzionale combustione con aria e si provvede ad un trattamento dei gas combusti a valle dell'impianto di potenza: la penalizzazione in termini di rendimento globale è compresa tra 6 e 8 punti. In quest’ambito interessanti appaiono i risultati conseguibili con l’AMC, che, utilizzando l’aria come comburente, è in grado di raggiungere livelli di emissioni di CO2 molto bassi (0.04 kg/kWh) con un’efficienza totale di conversione del 50% e con costi d’impianto e del kWh prodotto incrementati di circa il 25%.


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