Giuseppe Girardi ENEA Impiego sostenibile dei combustibili fossili SOTACARBO vicePresidente [email protected] SOSTENIBILITA’
AMBIENTALE COMPETITIVITA’
SICUREZZA DI APPROVVIGIONAMENTO
SVILUPPO
TRIESTE 26 SETTEMBRE 2014
IL CONFINAMENTO GEOLOGICO DELLA CO2
SOTACARBO
CO2 TECHNOLOGY CENTRE - SULCIS
IL POLO TECNOLOGICO DEL SULCIS
EQUITA’ SOCIALE
Strategia Energe=ca Nazionale (SEN): priorità SOTACARBO
CO2 TECHNOLOGY CENTRE - SULCIS
Ricerca e Sviluppo nel seHore della Energia
1 Efficienza energe=ca
2 Sviluppo del mercato compe==vo e Hub del gas sud europeo
3 Sviluppo sostenibile delle Energie rinnovabili
4 Sviluppo delle infrastruCure e del mercato eleCrico
5 RistruHurazione della raffinazione e della rete di distribuzione dei carburan=
6 Produzione sostenibile di idrocarburi nazionali
7 Modernizzazione del sistema di governance -‐
CCS TRIESTE NEXT -‐ Il confinamento geologico della CO2 -‐ il Polo Tecnologico del Sulcis Trieste, 26 SeHembre 2014 2
Italian Centre of Excellence on CCS and Clean Energy
Centri di ricerca dell’ENEA e SOTACARBO SOTACARBO
CO2 TECHNOLOGY CENTRE - SULCIS
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● Carbon Sequestra=on leadership Forum (CSLF)
● Bilateral Agreements Italy-‐USA, China, UK, … (CCT and CCS)
● IEA: Working Party on fossil fuels, Implemen=ng Agreements
● Global Carbon Capture and Storage Ins=tute (GCCSI)
● In the European context: ➨ European technological Plaaorm ZEP ➨ SET Plan: European Energy Research Alliance EERA ➨ SET Plan: European Industrial Ini=a=ves ➨ Coal&Steel CommiHee COSCO) – research fund for coal and steel ➨ FP7: ECCSEL Project, for CCS european laboratory
other projects: capture, storage
Cooperazioni internazionali SOTACARBO
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Transizione del sistema energe=co SOTACARBO
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RIDUZIONE DELLE EMISSIONI CO2 E DELL’USO DI FONTI FOSSILI
➠ EFFICIENZA ➠ RINNOVABILI ➠ TRANSIZIONE -‐ Impiego sostenibile dei fossili
q Tecnologie HELE e CCS: carbone, processi industriali, gas o Nuovi combusRbili e chemicals
q Integrazione: maggiore efficienza
q TEMPI: Siamo già in ritardo -‐ strategia e roadmap UE
q COOPERAZIONE
q COSTI: Sicuramente più bassi di quelli che s=amo già sostenendo per rimediare alle conseguenze delle alterazioni della composizione dell’atmosfera
q RISCHI/OPPORTUNITÀ: Ambiente, compe==vità, occupazione
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Europa: la roadmap al 2050 Comunicazione Energy roadmap 2050 SOTACARBO
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q Il passaggio a una economia europea a basse emissioni di carbonio entro il 2050 (riduzione da 80 a 85% di gas serra rispeHo al 1990) è un obielvo tecnicamente ed economicamente falbile: richiede una quasi totale decarbonizzazione dei processi di generazione eleHrica.
q Diversi scenari -‐ diversa combinazione degli elemen= chiave : Ø efficienza energe=ca Ø fon= rinnovabili Ø nucleare, Ø caHura e stoccaggio della CO2
q Opportunità per accrescere compeRRvità e sicurezza energeRca a livello europeo.
q Gli invesRmenR saranno ampiamente ripagaR: crescita economica, occupazione, certezza degli approvvigionamenR energeRci e minori cosR dei combusRbili
ENERGY ROADMAP
2050
2030 GREEN PAPER
Proposals for the 2030 framework for climate and energy policies
2011 Marzo 2013 Entro la fine del 2013
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q Sos=tuzione di olio e carbone con gas nel breve/medio periodo
q Mercato del gas: shale gas e LNG
q Impian= termoeleHrici a gas: minori cos$ di inves=mento e più flessibilità
q Se le tecnologie CCS saranno disponibili ed applicate su larga scala, potranno essere applicate anche agli impianR a gas
q Le tecnologie CCS devono poter essere applicabili a parRre dal 2030 nel seCore termoeleCrico per poter raggiungere i target di emissioni.
q Sono cruciali per altri seHori industriali (cemento, siderurgia, petrolchimica). Il futuro delle CCS dipende fortemente da due faHori: Ø AcceHazione Ø Prezzi del carbonio adegua= Dimostrare le CCS su scala industriale per iniziare ad impiegarle dal 2030
v Nucleare: rimane importante per la UE, anche se con posizioni diversificate v I cos= crescono (sicurezza, decommissioning, ges=one dei rifiu=) v Guardando al 2050, sarà più chiaro il ruolo della fusione
Europa: la roadmap al 2050 Comunicazione Energy roadmap 2050 SOTACARBO
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In Italia SOTACARBO
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q E’ in corso una colossale compeRzione sulle tecnologie energeRche, che condizionerà il sistema industriale dei principali Paesi
q Guardare i trend internazionali considerando pun= di forza e debolezza del nostro sistema industriale, individuando i seHori strategici, e dotandoci di “strumen=”
q Non possiamo permeHerci che – dopo la decrescita (infelice) di mol= seHori industriali -‐ chimico, automobilis=co, siderurgico, ecc.. -‐ anche quello dell’impianRsRca energeRca segua la stessa fine
q Una tale concentrazione di conoscenze, capacità di progeHazione e ingegneria, e capacità di esercizio accumulate in decenni si può perdere in pochissimo tempo, se si perde il treno dell’innovazione (che passa ora)
Grande progeCo di innovazione industriale: Polo tecnologico del Sulcis ccTRIESTE NEXT -‐ Il confinamento geologico della CO2 -‐ il Polo Tecnologico del Sulcis Trieste, 26 SeHembre 2014 8
funded by the Italian NaRonal Government and the Regional Government of Sardinia
CO2 Technology Centre of Sulcis (TCS) for zero emission – clean energy, based at Sotacarbo research centre
already exis=ng and opera=ng for several years in Sulcis area of Sardinia
u focused on two main programs:
R&D ACTIVITIES AND PILOT TESTS: ² ten year R&D program concerning development of new CCS
systems, including CO2 use ² 50 MWth pressurized oxy-‐combus=on pilot plant: to be
realized and tested by middle 2017
DEMONSTRATION ON FULL SCALE COAL POWER PLANT
Programma italiano sulle CCS SOTACARBO
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Carbonia
Portovesme
Sulcis area
Sardinia Italy
SOTACARBO
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SULCIS
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TCS: CO2 Technology Centre Sulcis per emissioni zero di CO2 – energia pulita
u Sviluppo e dimostrazione tecnologia italiana u Realizzare in Sardegna le infrastruHure per la
realizzazione dei componen= dei nuovi impian=
Impianto pilota oxycomb (50 MWth)
u CaraHerizzazione del sito per lo stoccaggio u Iniezione in acquiferi salini u Iniezione in star= di carbone con estrazione CH4
Stoccaggio geologico della CO2
Impianto a carbone 350 MWe con sitema dimostra=vo per CCS da 80 MWe (equivalen=)
R/D -‐ Pilota
Pilota -‐ Demo
Pilota -‐ Demo
Demo (oxycomb?)
Summer School Prima edizione: Luglio 2013
Formazione e Partecipazione dei ciCadini
u Generazione eleHrica da carbone e fossili u Produzione di nuovi combus=bili u Integrazione – Rinnovabili (es.: CSP e Biomasse)
Sviluppo tecnologie “zero emission”
u Formazione specialis=ca -‐ master u Turismo scien=fico u Apertura alla socità: informazione e dialogo
SOTACARBO
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TCS: CO2 Technology Centre Sulcis per emissioni zero di CO2 – energia pulita
Sulcis Centre of excellence – CCS and Clean Energy: q RealizaRon of a 50 MWth pressurized-‐oxyfuel pilot plant
Ø End of tests: middle 2017 Ø Public funds: 30 M€
q 10 years R&D programme on advanced coal and CCS (+ efficiency and renewables) Ø MISE: 3 M€ /y for 10 years Ø Sardinia Region: 9 M€ for the first 3 years; others in the future
o Oxycombus=on o Other capture technologies, for coal & biomass plants, and industrial processes; o CO2 storage: site realiza=on and characteriza=on -‐ first step: end of 2016
350 MWe power plant with CCS Ø Star=ng: by 2017
Ø IncenRve for covering CCS extra costs: 30 €/MWh; maximum: 2.100 GWh/y 60 M€/y = 1.2 Billion € in 20 years
Programma italiano sulle CCS Accordo fra MISE e Regione Sardegna – Agosto 2013
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OX OX FIRST 3
YEAR R&D PROGRAM
2014 2016 2017
TEN YEAR R&D + PILOT PROGRAMME -‐ R&D on capture -‐ Storage site characterizaRon, small scale Pilot -‐ Large scale Pilot: pressurized Oxy
OXY PILOT DEMO PLANT
coal mine
electrical energy
ash
imported coal
1-‐2 Mt CO2 /y
Coal fields (?)
AQUIFERS
TCS: programma pluriennale: R&D, infrastruHure pilota, impianto demo:
coal basin
R&D -‐ conRnue
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Coal-‐to-‐liquids pilot plant Test rig for indirect coal liquefac=on (liquid fuels produc=on from coal) First 3 years overall cost: 2.5 M€
Lab&Pilot-‐scale pre and post-‐combusRon CO2 capture tests Tests on CO2 capture from flue gas or syngas from coal/biomass gasifica=on in the Sotacarbo labs and research infrastructures First 3 years overall cost: 3.7 M€
Power generaRon from biomass gasificaRon (with CO2 capture)
First 3 years overall cost: 4.7 M€
Biomass gasifica=on demo plant for the development of small scale CO2-‐ free commercial units
started on Jan. 2014: Five main projects -‐ 48 M€ + funds for wells drilling
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TCS: programma dei primi 3 anni
Pressurized oxy-‐combusRon pilot plant Development of an advanced pressurized oxy-‐combus=on technology in a 50 MWth pilot plant First 3 years overall cost: 32.4 M€
CO2 storage Characteriza=on of the Sulcis coal basin; underground laboratory to perform CO2 storage tests (in aquifers and ECBM) First 3 years overall cost: 4.7 M€ + funds for drilling of wells
started on Jan. 2014: Five main projects -‐ 48 M€ + funds for wells drilling
Italian Government Sardinian Regional AdministraRon
TCS: programma dei primi 3 anni SOTACARBO
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Fundings: 30 + 18 M€
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Carbonia
Cagliari
Portovesme
Sulcis coal ulUmate analysis
Carbon 53.17
Hydrogen 3.89
Nitrogen 1.29
Sulphur 5.98
Oxygen 6.75
Chlorine 0.10
Moisture 11.51
Ash 17.31
LHV (MJ/kg) 20.83
The Sulcis coal basin
-‐ onshore extension: ~250 km2
-‐ offshore extension: ~250 km2
The es=mate reserves into the Sulcis basin amount to more than 1000 Mt of sub-‐bituminous coal
SOTACARBO
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TCS: storage della CO2
Sotacarbo: requested area for research and demonstraRon
Carbosulcis Mining area “Monte Sinni”
TCS: area per lo storage della CO2 (nuova richiesta– Sotacarbo)
SOTACARBO
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aquifer
caprock
caprock
Power plant
CO2
CO2 Capture
CH4
CH4 ExtracRon
CH4
CH4 ExtracRon coal layers
! Favourable geology; non-‐seismic area ! Good acceptance due to exis=ng “coal culture”
Storage in aquifers and ECBM (to be verified)
!best site for European Research and demonstra=on on CO2 storage
TCS: storage della CO2 SOTACARBO
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TCS: preceden= alvità sullo storage di CO2 SOTACARBO
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1. ATTIVITA’ PRELIMINARI (2004): analisi di ECBM e iniezione in acquiferi profondi q Primi studi nel 2005, condol da Sotacarbo e INGV. q I promeHen= risulta= sono sta= poi analizza= dal TNO (Olandese). q I risulta= incoraggian= dello studio preliminare hanno spinto nel 2008 a richiedere ed
oHenere (CARBOSULCIS) un Permesso di Ricerca dalla Regione Autonoma della Sardegna per avviare l'esplorazione e realizzare una valutazione di deHaglio sulla falbilità di stoccaggio di CO2 .
2. ProgeCo Regione Sardegna su test in campo per ECBM (Carbosulcis, con Sotacarbo) q studi commissiona= a Carbosulcis e Sotacarbo q Inizio perforazione pozzi da parte di Carbosulcis
3. PROGRAMMA DI STUDIO E QUALIFICAZIONE DELL’AREA DEL SULCIS – 3 linee: q studio commissionato da Carbosulcis a 5 en= di CO2GeoNet coordina= da OGS q collaborazione di Carbosulcis e Sotacarbo con il Consorzio Interuniversitario Nazionale
per l'Ingegneria delle Georisorse (CINIGeo) -‐ Università di Cagliari -‐ e RSE q Collaborazione di ENEA con UNI La Sapienza, in accordo con Carbosulcis e Sotacarbo,
su RETE DI MONITORAGGIO
SOTACARBO
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OGS
q Riprocessamento dei da= acquisi= in preceden= alvità
q Analisi delle potenzialità di stoccaggio e definizione programma di qualificazione del sito
q Modelling e simulazioni numeriche
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TCS: alvità sullo storage di CO2
SOTACARBO
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Università di Roma “La Sapienza” has started monitoring geochemical ac=vi=es through the installa=on of units for the acquisi=on of the free and/or dissolved CO2 data for the characteriza=on of the baseline and the iden=fica=on of potenRal preferenRal pathways for migra=on endogenous gas.
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TCS: alvità sullo storage di CO2
SOTACARBO
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Università di Cagliari e RSE: petrophysical characteriza=on of the rock samples and the numerical simula=on of short, medium and long term fluid dynamics (100 years a~er the start of the injec=on phase) for the evalua=on of the diffusion of CO2 plume.
PETROPHYSICS (texture, porosity,
permeability, density)
Mercury Intrusion Porosimetry
Scanning Electronic Microscopy (SEM)
OpRcal thin secRon
TCS: alvità sullo storage di CO2
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Current partners
Università degli Studi di Cagliari
Site Characteriz.
Explora=on wells
Injec=on tests
year 1 year 2 year 3
v Modeling, tes=ng and small pilot injec=on for building the demo storage v monitoring network and risk analysis v informa=on and dialogue for public acceptance
TCS: storage della CO2 programma dei primi 3 anni
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XXXIV Meeting of the italian Section of the Combustion Institute
Thanks a lot for your attention
Giuseppe Girardi [email protected]
IL POLO TECNOLOGICO DEL SULCIS
TCS: CO2 Technology Centre Sulcis for zero emission – clean energy
q CCS non solo per il carbone: gas e processi industriali q WWF: sì alle CCS, per I processi industriali (CSLF, Perth 2012) q Ricerca collegata a innovazione: servono progel pilota e dimostra=vi q Opportunità: mercato globale dell’impian=s=ca energe=ca
Strategia Energe=ca Nazionale (SEN): Priorità di ricerca SOTACARBO
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OxycombusUon: pilot 50 MWth – 10 bar pressure to be realized in Sulcis area
TCS: New Oxy large scale Pilot Plant SOTACARBO
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q A medium scale oxy pilot sta=on -‐ 5 MWth ISOTHERM® -‐ has been realized several years ago by ITEA (Gioia del Colle, Italy) in coopera=on with ENEA
q Tests have been already carried out (ITEA – ENEL – ENEA) q Main results evaluated in coopera=on with M.I.T.
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