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Un ponte chiamato gas

 By Robin Wylie
About gas

Nonostante sia un combustibile fossile, il gas naturale, un mix di idrocarburi gassosi dominato dal metano, è sempre stato una fonte di energia relativamente verde rispetto a idrocarburi come carbone e petrolio. Uno degli utilizzi virtuosi che potrebbe avere, fungendo da ponte verso un futuro low carbon, è impiegarlo come mezzo per la generazione di elettricità. In questo caso il gas naturale ha di gran lunga la minore impronta di carbonio fra tutti i combustibili fossili, producendo circa metà delle emissioni di CO2 rispetto al carbone, attualmente la principale fonte di generazione di elettricità. Come ben racconta la storia della centrale egiziana di Kuraymat…

(Foto di copertina tratta da www.indiantimes.com)

La centrale elettrica di Kuraymat si trova in una zona desertica a circa 100 miglia a sud della capitale dell’Egitto, il Cairo, a est del fiume Nilo. È una centrale a gas naturale, ma presenta una differenza significativa. Kuraymat è un impianto di nuova generazione, del tipo chiamato Integrated Solar Combined Cycle (ISCC), che utilizza una combinazione di generatori a gas naturale ad alta efficienza e l’energia solare per generare elettricità.

A fianco dei due generatori turbogas dell’impianto vi è infatti un campo composto da 160 “cilindri parabolici” – specchi concavi che seguono il sole durante il giorno, imbrigliando così l’abbondante energia solare del Sahara. Gli specchi sono distribuiti su un’area di oltre 600.000 metri quadrati, e dirigono i raggi solari su tubi pieni di liquido, generando così vapore che viene successivamente utilizzato per azionare una turbina, che genera a sua volta elettricità unitamente alle turbine a gas naturale dell’impianto.

I collettori solari distribuiti consentono all’impianto di Kuraymat di produrre ulteriori 20MW in aggiunta ai 140MW prodotti dalle turbine a gas. In totale l’impianto può produrre abbastanza energia per alimentare 24 ore al giorno 500.000 abitazioni. Inoltre l’integrazione degli specchi solari consente di risparmiare approssimativamente da 9000 a 15000 tonnellate di CO2 all’anno.

L’impianto di Kuraymant, e i diversi altri impianti ISCC realizzati nel mondo nell’ultimo decennio, dimostrano il nuovo ruolo che il gas naturale sta assumendo nel settore energetico, e il suo potenziale di “ponte” verso un futuro a basso contenuto di carbonio.

Il parco solare nella centrale ISCC di Kuraymat, Egitto

Potrebbe sembrare paradossale esortare l’uso di un combustibile fossile per ridurre le emissioni di CO2, ma in realtà il gas naturale si trova in una posizione unica per favorire la necessaria transizione dall’attuale uso intensivo di carbonio verso un futuro a basso contenuto.

Nonostante sia un combustibile fossile, il gas naturale, un mix di idrocarburi gassosi dominato dal metano, è sempre stata una fonte di energia relativamente verde rispetto a idrocarburi come carbone e petrolio. Nel settore trasporti, per esempio, l’adozione di combustibili a base di metano può ridurre le emissioni di CO2 del 20-25%  rispetto ai combustibili fossili tradizionali quali benzina e gasolio.

Ma il gas naturale potrebbe avere un impatto decisamente maggiore quando impiegato come mezzo per la generazione di elettricità. In questo contesto, ha di gran lunga la minore impronta di carbonio fra tutti i combustibili fossili, producendo circa metà delle emissioni di CO2 rispetto al carbone (attualmente la principale fonte di generazione di elettricità) per kWh di energia elettrica generata.

Le preoccupazioni relative alle emissioni “fuggitive” di metano,  che possono essere associate alla produzione di gas naturale e comportare più elevate emissioni di gas effetto serra, sono giustificate. Tuttavia, con adeguate misure di monitoraggio presso il punto di produzione, tali emissioni possono essere minimizzate. Inoltre, in un rapporto esaustivo del 2011 Deutsche Bank ha riscontrato che, pur tenendo conto delle emissioni fuggitive di metano, la generazione di elettricità dal gas naturale negli USA ha comunque prodotto il 47 percento meno GHG del carbone.

Con la realizzazione di impianti ibridi che ben abbinano le rinnovabili e il gas naturale, le emissioni di carbonio potrebbero ridursi in modo relativamente rapido, e consentire al contempo al settore delle rinnovabili di crescere...
L'importanza del gas per un futuro low carbon

Proprio gli USA, secondo produttore mondiale di elettricità dopo la Cina, negli ultimi anni si sono allontanati dal carbone a favore del gas naturale (la cosiddetta “rivoluzione del gas di scisto”). Non a caso nel 2015 il gas naturale ha superato per la prima volta il carbone quale principale fonte di generazione di energia elettrica del paese.

Fino a tempi relativamente recenti, l’Europa stava andando in direzione simile. Tra il 1992 e il 2008, la produzione di elettricità dal gas naturale è salita anno su anno, quasi superando alla fine di questo periodo il carbone come primaria fonte per la generazione di elettricità del continente. Ma già dal 2008, questa nuova generazione dal gas naturale è scesa notevolmente in tutta Europa. E mentre il settore delle rinnovabili ha subito un’impennata, la generazione di potenza dal carbone è rimasta relativamente invariata. Sulla scia dell’esempio USA, e per iniziare a dismettere progressivamente la generazione di elettricità dal carbone a favore del gas naturale, Bruxelles potrebbe ridurre in modo significativo le proprie emissioni di CO2 con relativa facilità.

Ecco perché l’impianto di Kuraymat, e altri simili, sono così importanti. La natura a uso intensivo del capitale delle rinnovabili potrebbe significare che, a questo punto, non è ancora fattibile sostituire in toto le forme più sporche di energia come quella derivante dal carbone. Tuttavia con la realizzazione di impianti ibridi che ben abbinano le rinnovabili e il gas naturale, le emissioni di carbonio potrebbero ridursi in modo  relativamente rapido, e consentire al contempo al settore delle rinnovabili di crescere.

 

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Inoltre, è meno costoso costruire capacità con l’energia solare se si realizza nell’ambito di ibridi solare-fossile come gli impianti ISCC, il che significa che tali impianti ibridi potrebbero costituire un canale per implementare e far maturare il solare a costi inferiori rispetto alla versione con impianti “stand alone” (greenfield). Per esempio, uno studio del 2015 realizzato da ricercatori della Duke University ha riscontrato che l’ISCC riduce il costo livellato dell’elettricità concentrata generata da energia solare del 35-40% rispetto a un impianto “stand alone”.

La combinazione di gas naturale inoltre ha senso dal punto di vista della fornitura. La natura intermittente dell’energia eolica e solare (che può inoltre essere ibridata con la generazione di elettricità dal gas naturale in modo relativamente facile) significa che si deve avere un backup di energia per poter integrare stabilmente queste fonti nella rete elettrica. Il gas naturale, con la propria estrema flessibilità, costituisce un partner logico anche in questo senso. Per questo l’espansione delle centrali ibride a gas naturale ed energie rinnovabili come quella di Kuraymat potrebbero costituire un ponte ideale verso un futuro dominato dalle rinnovabili.

Questa visione rimane ancora lontana, ma gli impianti ISCC sono cresciuti in maniera significativa negli ultimi anni. Oltre all’impianto di Kuraymat, operativo dal 2011, sono stati costruiti nel mondo numerosi altri impianti ISCC – ovviamente, in località altrettanto assolate. Il primo grande impianto ISCC a entrare in funzione è stato quello del Martin Next Generation Solar Energy Center, che si trova nel sud della Florida, alla fine del  2010. Gestito da Florida Power and Light, l’impianto combina un sistema a energia solare concentrata 75MW  – il più grande al mondo – a un componente a gas naturale molto più grande, per la generazione di una produzione complessiva pari a 1150MW.

Altre centrali ISCC attualmente in funzione sono la centrale di Ain Beni Mathar in Marocco (20MW), la centrale Hassi R’Mel in Algeria (20MW) e la centrale Yazd in Iran (17MW). I pochi impianti ISCC che sono attualmente in funzione potrebbero non rappresentare molto in termini di compensazione delle emissioni di CO2 a livello globale, ma rappresentano comunque un’importante  verifica concettuale della tecnologia ISCC, e sottolineano il potenziale del gas naturale nell’accelerazione nella decarbonizzazione del settore energetico.

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