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Abbattimento emissioni per il capacity market
I sistemi di abbattimento emissioni per il capacity market
Luca Pinauda - HUG Engineering Italia
Sommario
HUG Engineering Italia è un player globale dell'abbattimento emissioni per il capacity market da motori.
Si assicura l'abbattimento emissioni per il capacity market per assicurarsi la riduzione del carbon footprint elettrico.
Quali sono le caratteristiche degli Impianti di bilanciamento rete a motori, delle batterie di motori e delle batterie di motori a gas. Il controllo emissioni da motori a gas mid-speed, fattori intrinseci e applicativi. Il controllo emissioni. Sistema di regolazione del dosaggio ed il design meccanico.
Assicurarsi la riduzione del carbon footprint elettrico con l'abbattimento emissioni per il capacity market
I servizi di bilanciamento rete essenziali per la riduzione del carbon footprint elettrico e per l'abbattimento emissioni per il capacity market:
- La generazione elettrica da fonti rinnovabili è caratterizzata da una ridotta programmabilità, che si manifesta a diverse scale temporali (da pochi minuti a giorni) e che implica la necessità di rendere sporadicamente disponibili significative quantità di potenza elettrica alla rete nazionale per il suo bilanciamento e funzionamento (stabilizzazione frequenza);
- La scarsa predicibilità dei fattori di utilizzo degli impianti di produzione asserviti al bilanciamento rete rende necessari dei meccanismi di incentivazione degli investimenti per nuove installazioni e per l'esercizio di impianti esistenti operanti con regime adeguato allo scopo previsto, scopo che prevede l'abbattimento emissioni;
- A livello mondiale si opta per incentivare gli investimenti mediante la contrattualizzazione di una "availability fee", e allora si parlerà di capacity market, o si lascerà che le fluttuazioni del mercato remunerino adeguatamente l'energia prodotta in condizioni di scarsa offerta.
Impianti di bilanciamento rete a motori caratteristiche delle batterie di motori
Caratteristiche delle batterie di motori a gas
- Le batterie di motori si rivelano particolarmente adatte allo scopo di generare potenza elettrica in brevissimo tempo, con alta efficienza elettrica anche a carichi parziali, con semplice scalabilità e modularità, limitato impatto degli start/stop sul programma manutentivo, CAPEX vantaggioso;
- Batterie di motori a gas naturale, di potenza unitaria tra i 1020MW (mid-speed),
sono particolarmente popolari e offrono prospettive a lungo termine (hybrid, low CO2/kWh);
- Il tipico regime operativo presenta caratteristiche sfidanti:
o Potenzialmente molteplici rampe di carico quotidiane;
o Carichi fluttuanti con rapidità ed ampiezza;
o Operazione a bassi carichi;
o Ridotte ore operative (tipicamente 500-2000 ore annue).
- La generazione elettrica da fonti rinnovabili è caratterizzata da una ridotta programmabilità, che si manifesta a diverse scale temporali (da pochi minuti a giorni) e che implica la necessità di rendere sporadicamente disponibili significative quantità di potenza elettrica alla rete nazionale per il suo bilanciamento e funzionamento (stabilizzazione frequenza);
- La scarsa predicibilità dei fattori di utilizzo degli impianti di produzione asserviti al bilanciamento rete rende necessari dei meccanismi di incentivazione degli investimenti per nuove installazioni e per l'esercizio di impianti esistenti operanti con regime adeguato allo scopo previsto, scopo che prevede l'abbattimento emissioni;
- A livello mondiale si opta per incentivare gli investimenti mediante la contrattualizzazione di una "availability fee", e allora si parlerà di capacity market, o si lascerà che le fluttuazioni del mercato remunerino adeguatamente l'energia prodotta in condizioni di scarsa offerta.
Impianti di bilanciamento rete a motori caratteristiche delle batterie di motori
Caratteristiche delle batterie di motori a gas
- Le batterie di motori si rivelano particolarmente adatte allo scopo di generare potenza elettrica in brevissimo tempo, con alta efficienza elettrica anche a carichi parziali, con semplice scalabilità e modularità, limitato impatto degli start/stop sul programma manutentivo, CAPEX vantaggioso;
- Batterie di motori a gas naturale, di potenza unitaria tra i 1020MW (mid-speed),
sono particolarmente popolari e offrono prospettive a lungo termine (hybrid, low CO2/kWh);
- Il tipico regime operativo presenta caratteristiche sfidanti:
o Potenzialmente molteplici rampe di carico quotidiane;
o Carichi fluttuanti con rapidità ed ampiezza;
o Operazione a bassi carichi;
o Ridotte ore operative (tipicamente 500-2000 ore annue).
Video
Abbattimento emissioni per il capacity market da motori a gas mid-speed
Fattori intrinseci e applicativi
- Nei motori a gas << mid-speed >>, quindi con velocità del pistone inferiori ai motori veloci (RPM 1500/1800 min-1), il sistema di anti-knocking lavora più attivamente e quindi le emissioni di NOx hanno dei profili più variabili, con rapide correzioni dovute al riaggiustamento della carburazione;
- La variabilità del carico motore, in connessione con il dinamismo delle emissioni NOx, rende complicato l'esatto dosaggio del reagente (AdBlue, DEF) e la conseguente compliance emissiva (NOx, ammonia slip) specie con monitoraggi in continuo abbinati a brevi medie temporali;
- Le frequenti e rapide rampe di carico, quali eventi transitori, possono creare le circostanze per lo sviluppo di momentanei fronti di sovrappressione e temperatura nella linea fumi, con un potenziale impatto meccanico sull'equipaggiamento quale il reattore e catalizzatore a nido d'ape.
Il controllo emissioni per il capacity market attraverso sistemi di abbattimento emissioni
Sistema di regolazione del dosaggio ed il design meccanico
- Il sistema di regolazione del dosaggio reagente, a seguito delle veloci variazioni di concentrazione degli NOx e della quantità assoluta di gas di scarico, non può più basarsi solamente su semplici architetture di controllo tradizionali (ad esempio closed-loop), ma deve integrare controlli predittivi e retroattivi, con misurazioni di processo e profilazioni specifiche per le applicazioni in oggetto;
- Il sistema di dosaggio deve inoltre minimizzare le emissioni totali per ogni ciclo di accensione, cioè a "fast start - up";
- Il design meccanico del reattore, dei sui interni e la scelta del catalizzatore devono essere fatte considerando i transitori di temperatura e pressione degli esausti in linea fumi, sia in condizioni normali (rampe di carico) che in condizioni anomale e/o di emergenza (es. deflagrazioni).
Conclusioni
- Le batterie di motori a gas, solitamente mid-speed tra i 10 e 20 MW ciascuno, offrono ottime prestazioni per applicazioni di bilanciamento rete;
- Il regime operativo di una batteria di motori a gas per bilanciamento rete pone delle sfide al sistema di abbattimento emissioni in atmosfera a seguito del dinamismo dei carichi e del profilo emissivo dei motori mid-speed;
- Il sistema di controllo dell'abbattitore emissioni deve integrare strategie di tipo retroattivo con modelli predittivi e con misure addizionali di parametri di processo, specialmente con monitoraggi in continuo associati a brevi medie temporali;
- Il design meccanico del reattore e degli interni deve tenere in considerazione transitori vigorosi e potenziali anomalie operative.
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Fonte: mcTER Cogenerazione Web Edition giugno 2021 L’attualità della cogenerazione: strumenti applicativi, benefici e innovazioni
