Dall'uso combinato una geotermia efficiente, economica e sostenibile - Ecquologia
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Dall’uso combinato una geotermia efficiente, economica e sostenibile Prof. Franco Donatini Università di Pisa, DESTEC Dipartimento dell’Energia, dei Sistemi, del Territorio e delle Costruzioni Convegno – FREE-GSE Le nuove frontiere della geotermia: dalla geotermia elettrica alla cogenerazione geotermica Auditorium GSE, Roma - 18 gennaio 2018
Energia geotermica nella terra, potenzialmente utilizzabile
Sorgenti Idrotermali
Profondità 1000- 3000 m 1021J (24 Gtep, pari a 240 GWe (IRENA)
Vapore secco ( 200-300°C) per un secolo, nell’ipotesi del 6% di
Acqua pressurizzata (150-300°C) efficienza di conversione, media nel
periodo)
Sorgenti Geo-pressurizzate
Profondità 3000- 10.000 m 1022J
Acqua pressurizzata (1000 bar, 160°C)
Sorgenti Petrotermiche
Profondità >10.000 m 1025J
Hot Dry Rock
Sviluppo e modalità di sfruttamento della risorsa geotermica
Negli ultimi 20 anni si
è avuta una rapida
crescita dei cicli binari
e degli impianti a
flash. Questi ultimi
rappresentano la
tipologia prevalente a
livello mondiale.
La loro integrazione
appare una soluzione
di grande interesse
energetico,
economico e
ambientale
Prospettive di crescita della potenza installata al 2020
20
18
16
14
Electric Power (GW)
12
10
8
6 Current Geothermal Power Capacity
4 Potential Capacity Addition of Plants under Construction
2 Potential Capacity Addition of Plants with Announced Completion Dates
0
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Year
Potenza e tipologia di impianti installati nelle varie aree del mondo (2015)
Back Double Dry Single Triple
Binary Hybrid Total
Country Pressure Flash Steam Flash Flash
(MW) (MW) (MW)
(MW) (MW) (MW) (MW) (MW)
Africa 48 11 543 602
Asia 236 525 484 2514 3758
Europe 268 273 795 796 2133
Latin
90 135 510 908 1642
America
North
873 881 1584 2 60 50 3450
America
Oceania 44 266 356 259 132 1056
TOTAL 181 1790 2544 2863 2 5079 182 12641
Ripartizione per potenza e numero di unità per tipologia di impianti (2015)
Emissioni specifiche di anidride carbonica dagli impianti geotermici
GEA - 2012
Caratteristiche dei giacimenti i Toscana
Profondità 1000 m Profondità 2000 m Profondità 3000 m
Grazie per l’attenzione!
Alta Entalpia
Bassa EntalpiaIl concetto di uso combinato in geotermia
Risorsa
geotermica
Ciclo Flash Potenza elettrica
• Integrazione del ciclo bottom con
incremento di potenza fino al 35%
Ciclo ORC
• Riduzione delle emissioni
• Riduzione del costo dell’elettricità
• Cogenerazione di calore fino a 4
Teleriscaldamento volte la potenza elettrica
• Costi ed emissioni evitate delle fonti
fossili negli usi termici
Temperatura di
reiniezione > 70°CIncremento della produzione di elettricità mediante il ciclo bottom
Gas extraction
Compr./Ejector
Steam Steam Electric Air Fan
GE
Separator Turbine Generator1
Cooling
Steam Tower
Condenser CO Circulation
Pump
EVA
ORC Electric
GE Dry Cooling
Turbine Generator2
Tower
ECO Steam
Condenser
Air
AirFan
Circulation AirFan
Fan
Feed Pump
Pump
Reinjection
PumpProduzione di calore per usi termici attraverso la cogenerazione
Gas extraction
Compr./Ejector
Steam Steam Electric Air Fan
GE
Separator Turbine Generator
Steam
Cooling
Condenser
Tower
CO Circulation
Pump
Heat Cogeneration
UT1 UT2 UT3 UT4
Reinjection
PumpCost Breakdown di un impianto geotermico ORC di media taglia (fonte Turboden)
Riduzione del costo dell’elettricità mediante l’integrazione con il ciclo ORC
Ciclo
Ipotesi di analisi economica Ciclo Flash Combinato
Flash+ORC
Potenza elettrica (MW) 1 1,35
Costo campo geotermico, incluso contingencies (k$/MW) 2500 2500
Costo impianto Flash (k$/MW) 2000 2000
Costo impianto Bottom ORC (k$/MW) 700
Costo totale (k$/MW) 4500 5200
Costo annuo di esercizio e manuntenzione (k€/MW/anno) 100 115
Tasso di interesse 10% 10%
Ore annue di funzionamento (ore/anno) 7000 7000
Anni di vita del progetto 25 25
Ciclo Riduzione
Ciclo Flash Combinato costo di
Valutazione del costo medio livellato Flash+ORC elettricità
Quota investimento (€/MWh) 71 61
Quota esercizio e manutenzione (€/MWh) 14 12
Costo medio livellato (€/MWh) 85 73 14%Considerazioni finali
• L’introduzione negli impianti a flash singolo di un ciclo bottom ORC
consente una riduzione del costo dell’elettricità del 14% e delle emissioni
fino al 35% a parità di elettricità prodotta.
• Nel caso di applicazione all’intero parco mondiale di impianti flash si
avrebbe un incremento di circa 1800 MW (~14% della potenza geotermica
totale installata nel mondo) a parità di risorsa geotermica sfruttata, cioè
senza ulteriori perforazioni
• Nel caso si privilegi lo sfruttamento termico rispetto a quello elettrico, la
cogenerazione applicata agli impianti flash consente di produrre una
potenza termica di circa 4 volte quella elettrica, con possibilità di rispondere
in maniera completamente autosufficiente al fabbisogno energetico di
utenze presenti nei territori interessati.Grazie per l’attenzione!
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