3/10 - Fossil fuels, CCS - Fundamentals of Energy Technology (Italian)

Luci ed ombre dei combustibili fossili

mercoledì 14 marzo 2012, aula 110lez. 2, Seminario di Energetica, ITIS G. Marconi (Vr), dott. Riccardo

Maistrello

Breve storia del petrolio Il primo ricorso al petrolio avviene per

l’illuminazione (‘800) In pochi decenni oltre 200 suoi derivati

vengono utilizzati per gli usi più svariati (cosmetici, lubrificanti, cere etc.)

A inizio ‘900 i prodotti più richiesti sono nafta e benzina, ancora oggi principali carburanti per l’autotrazione

Con l’utilizzo per il riscaldamento e la generazione elettrica il petrolio arriva a coprire il 50% del fabbisogno primario di energia mondiale (anni ‘60)

Negli ultimi 60 anni è stato affiancato da nucleare e gas (ed anche carbone, che alcuni davano per spacciato) che ne hanno eroso le storiche “quote di mercato”. In termini assoluti il consumo di petrolio è però sempre cresciuto.Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello

Il petrolio oggiIl petrolio è rimasto

fino ad oggi insostituibile in un settore fondamentale: quello dei trasporti

L’avvento dell’auto elettrica e il potenziamento delle linee ferroviarie AV potrebbero finalmente affossare la potenza incontrastata di questo combustibile.

Consumo finale energia (mondo) – IEA 2010

Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello

Pregi del petrolioDisponibile in abbondanza, nel passato e

nel presente (e nel futuro?)Facile ed economico da trasportare Centinaia di derivati utilissimi (medicinali,

candele, carburanti, solventi, plastiche, gomme etc.)Densità energia/potenza elevatissimaEconomico, a fasi alterne (e non ultimamente!)


Difetti del petrolioEsauribilità (è solo questione di tempo)Estremamente inquinanteDistruttivo per l’ambiente in caso di

incidente (p.e. incidenti petroliere)Responsabile (non unico) dell’effetto serra

e del surriscaldamento globale (teoria)

Prezzo volatile ed imprevedibile

L’OMS stima che l’inquinamento atmosferico causi oltre 2 milioni di morti ogni anno. Trasporti, industrie e centrali termoelettriche sono le principali responsabili delle emissioni mortali.


Il petrolio sta finendo?Difficile dirlo! Prima o poi finirà, ma quando? È da più di 100 anni che si pronostica

l’esaurimento dei pozzi in anni differenti (anni ‘20, anni ‘80, 2000…) ma ogni volta le previsioni vengono smentite dai fatti e posticipate.

Gli studi attuali concordano sul fatto che NON SI SIA ANCORA RAGGIUNTO IL PICCO DI PRODUZIONE.

Vengono inoltre costantemente scoperti nuovi giacimenti e nuove tecnologie estrattive che permettono di aumentare e massimizzare l’estrazione dai giacimenti, anche da quelli già dismessi.


“Ghiaccio bollente – I nuovi pozzi dell’Artico”

Lo scioglimento dei ghiacci artici (- 50% dal 1950) rende accessibili nuovi giacimenti prima irraggiungibili… e comincia una nuova corsa all’oro nero.

Nel Mar Artico, US Geological Survery stima:◦ 90’000’000 barili petrolio◦ 47’000’000’000 m3 gas naturale

Tecnologie via via migliori permettono di cercare il petrolio sempre più in profondità, soprattutto nei mari e negli oceani finora poco esplorati


Stime attuali (2010)Esaurimento petrolio: 60 anni(riserve provate 2006 = 38 anni)

Esaurimento gas naturale: 80 anni(riserve provate 2006 = 63 anni)

Esaurimento carbone: 160 anni(riserve provate 2006 = 147 anni)

→Ma in realtà è impossibile saperlo, la nostra storia recente è costellata da previsioni grossolane ed errate, le variabili in gioco sono troppe: aumento della popolazione e dei consumi procapite, aumento dei rendimenti e delle efficienze, nuovi trasporti, nuove tecnologie esplorative/estrattive, stabilità geopolitica etc.


L’età della pietra non è finita perché sono finite le pietre e l’età del petrolio non finirà perché è finito il petrolio.

Ahmed Zaki Yamani (ministro petrolio Arabia Saudita)

Fosse per me, metterei i miei soldi sull’energia solare. Che fonte di energia! Spero che non dovremo aspettare che petrolio e carbone finiscano per metterci mano.

Thomas Alva Edison (inventore)


Carbone pulito… si può? L’era dei combustibili fossili non terminerà a causa della

loro scomparsa. Un’inversione tecnologica (e culturale) dovrà avvenire prima dell’esaurimento delle risorse “sporche” che oggi utilizziamo per produrre energia, con gravi danni per l’ambiente e per la nostra salute.

Sostituire oggi con risorse rinnovabili e meno inquinanti quelle esauribili non è però possibile, e forse non lo sarà nemmeno in futuro per una serie di questioni tecnico-economiche: densità energia/potenza, volatilità dell’approvvigionamento ed ore equivalenti di funzionamento, etc.

Negli ultimi decenni ha cominciato a farsi largo un’idea: continuare ad utilizzare le fonti fossili ma catturare gli inquinanti prodotti dalla loro combustione, segregandoli in depositi geologici a prova sicuri.


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Cattura e sequestrodell’anidridecarbonica Seminario di Energetica – ITIS

Marconi (VR) – dott. R. Maistrello

Come funziona?1. Separazione dell’anidride carbonica dal

combustibile, prima o dopo la combustione.2. Concentrazione della CO2 e compressione a

pressioni altissime.3. Trasmissione via gasdotto a giacimenti

esauriti o acquiferi salini.4. Iniezione nel giacimento, che ne diventa la

“tomba”.5. Monitoraggio costante delle condizioni di

stoccaggio della CO2 per prevenire perdite e fuoriuscite.


Caratteristiche del giacimento

Sito a grande profondità (almeno 800 metri):◦ distanziamento dalle falde acquifere potabili;◦ CO2 a stadio supercritico (intermedio gas/liquido);

Costituito da rocce e minerali porosi, che possano assorbire la CO2, circondati da strati rocciosi impermeabili che ne impediscano la fuga.

Iniettare CO2 (o altre sostanze, p.e. acqua) ad alta pressione in giacimenti già sfruttati può permettere di estrarre altro petrolio: questo avviene già dagli anni ’70, negli USA per esempio.


Estrazione del petrolioOggi nel mondo si riesce ad

estrarre non più del 40% del greggio presente in un giacimento, e già questo risultato è ottenuto iniettando gas o acqua in pressioni elevate.

L’iniezione di CO2 innalza questo limite!

Iniettare CO2 aiuta anche a recuperare più metano dai giacimenti di gas.Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello

Un giro per il mondo… Il primo progetto su scala commerciale risale al

’96 (ancora attivo, Mare del Nord, Sleipner, Norvegia).◦ 1’000’000 tonnellate CO2 sequestrata ogni anno

Natural gas produced at the Sleipner West field naturally contains about 9.5% CO2, which has to be removed to get the gas to saleable /vendibile/ quality. Instead of venting the separated CO2 to the atmosphere, where it would add to the greenhouse problem, Statoil, the operators of the field, and their partners decided to inject it down a 3 km-long well and store it in a porous and permeable reservoir rock called the Utsira Sand.About a million tonnes of CO2 per year is prevented from entering the atmosphere in this way, and a total of more than 11 million tonnes has been injected so far. (2008)

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Weyburn Carbon Dioxide Sequestration Project(Stati Uniti)

Since September 2000, carbon dioxide (CO2) has been transported from the Dakota Gasification Plant in North Dakota through a 320-km pipeline and injected into the Weyburn oilfield in Saskatchewan, Canada. The CO2 has given the Weyburn field, discovered 50 years ago, a new life: 155 million gross barrels of incremental oil are slated to be recovered by 2035 and the field is projected to be able to store 30 million tonnes of CO2 over 30 years. CO2 injection began in October of 2005…Molto bello ma nel

gennaio 2011 si è diffuso il panico a seguito del ritrovamento di animali morti ed una insolita diffusione di alghe. Le prime indagini hanno fatto pensare a fughe di CO2 dai giacimenti sotterranei, ma non ci sono ancora dati definitivi.

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Problema 1: costa troppo E’ tutto molto interessante e ad uno stato di

avanzamento tecnologico notevole: negli USA ci sono già 2500 km di gasdotti dedicati al solo trasporto di CO2 e si sequestrano in media 30 milioni di tonnellate/anno.

MA il sequestro della CO2 costa moltissimo, catturarla dalle numerosi fonti che la producono e separarla dagli altri inquinanti è costosissimo (circa 50-60 $/ton – 2006).Occorrerebbe sviluppare grosse economie di scala: producendo moltissima CO2 diverrebbe più economico trattarla, processarla e stoccarla in profondità → paradosso!


Problema 2: sarà sicuro?

MA ci sono forti dubbi sulla sicurezza del processo. Davvero l’anidride carbonica così stoccata non fuoriuscirà… mai?C’è un parallelismo con la questione delle scorie nucleari: esistono giacimenti realmente affidabili a prova di attentati, terremoti, tsunami, eruzioni e sconvolgimenti climatici?O è un po’ come nascondere la polvere sotto il tappeto, per risolvere apparentemente un problema sul momento, destinato a ripresentarsi tra 50-100 anni magari?

Finora non ci sono state fughe accertate, i giacimenti oggi utilizzati avevano già stoccato per migliaia di anni prodotti più difficili da trattenere della CO2, come il gas metano… ma il dubbio resta.

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FuturoGrandi aspettative su CCS (IPCC, ONU, UE

etc.) come soluzione parziale (non si può catturare tutta la CO2 emessa da infinite sorgenti puntiformi)

Sperimentazioni su scala commerciale, anche in Italia:◦ Impianto CCS Enel

http://www.youtube.com/watch?v=LEfsCxbmJYE








Fonte:

Con tutta l’energia possibile, Leonardo Maugeri, S&K

AmbientEnergia nr. 1, Dicembre/Gennaio 2012L’editore srl

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