Combustione di Idrogeno e Transizione Energetica

Il tema dell’idrogeno è oggi di interesse sempre più crescente, concreto e senza precedenti, in quanto visto come elemento essenziale per la decarbonizzazione e per la transizione energetica. In particolare, le applicazioni che richiedono calore ad alta temperatura hanno riportato l’attenzione sulle tecnologie di combustione, per diverso tempo messe da parte dalle politiche ambientali. È importante osservare che i nuovi investimenti in ricerca e sviluppo sulle tecnologie di combustione di miscele di gas naturale con diverso contenuto di H2, devono essere visti non in competizione con le fonti di energia rinnovabili, bensì in sinergia con esse per perseguire il comune obiettivo finale della decarbonizzazione. Questo è vero sia nel settore della generazione termo-elettrica, che nel settore industriale hard-to-abate.La generazione termo-elettrica con turbine a gas è già da qualche anno uno dei principali fornitori di flessibilità della rete elettrica, svolgendo un importante servizio di stabilizzazione e di back-up a supporto delle rinnovabili non programmabili.
Inoltre, è una delle soluzioni di immediata applicazione per ridurre le emissioni di CO2. Per tali capacità, le turbine a gas svolgono e continueranno a svolgere (anche se con un profilo operativo fortemente intermittente e sempre più esiguo in termini di ore equivalenti annue) un ruolo fondamentale nella generazione elettrica sia durante il periodo di transizione energetica che nel futuro scenario caratterizzato da una percentuale sempre maggiore di fonti rinnovabili non programmabili. In questo contesto, l’applicazione di tecnologie di cattura post-combustione alle turbine a gas alimentate a gas naturale risulterebbe insostenibile sia dal punto di vista tecnico che economico. Al fine di alimentarle con miscele di gas naturale con un contenuto crescente e variabile di idrogeno, è necessario sviluppare nuove tecnologie di combustione “fuel-flexible” in grado di mantenere basse emissioni di NOx senza avere perdite di efficienza. Tuttavia, nonostante i notevoli sforzi ed investimenti degli ultimi anni da parte dei vari produttori, l’effettiva fuel-flexibility delle macchine, cioè il loro funzionamento stabile, efficiente, pulito, affidabile e sicuro dal 100% di gas naturale al 100% di idrogeno con contenuto di idrogeno variabile, è una sfida ancora da superare a causa di problematiche tecnologiche del sistema di combustione.
Nel settore hard-to-abate, e nello specifico, nel settore chimico e della raffinazione, del vetro, del cemento, dell’acciaio, e della ceramica, vi sono diverse applicazioni che richiedono la combustione. In questo contesto, i dispositivi utilizzati sono forni e caldaie che lavorano a bassa pressione, tipicamente atmosferica: questo riduce notevolmente le problematiche di combustione da risolvere rispetto ai combustori delle turbine a gas. Le problematiche da risolvere riguardano invece il possibile impatto dell’atmosfera di combustione sul processo (ad esempio, la notevole riduzione del trasferimento radiativo dell’energia è critico per garantire la fusione ed alte temperature in bagni liquidi, come nel caso della produzione di vetro) ed ancor più sul prodotto stesso (ad esempio, la rimozione dell’umidità è fondamentale per la qualità della ceramica e della calce).
L’evento illustrerà lo stato dell’arte della combustione di miscele a diverso contenuto di idrogeno, evidenziandone le problematiche e le criticità da superare, con particolare enfasi sulle turbine a gas e sui forni per il settore dell’acciaio. Sarà altresì un momento di condivisione di risultati, progetti ed iniziative da parte di importanti attori dei due settori.

Presidente di Sessione
Eugenio Giacomazzi, ENEA - TERIN/PSU/IPSE Laboratory Head, Roma (IT)

Programma

Esperienze concrete e progetti

La Combustione dell'Idrogeno nelle Turbine a Gas: la Svolta per una Generazione di Energia Affidabile e Pulita
Andrea Ciani, Hydrogen Combustion Technology Manager ANSALDO ENERGIA, Baden (CH)

Sviluppo di un Sistema di Combustione per Turbina a Gas Alimentato con Idrogeno
Egidio Pucci, Turbine Combustion Manager BAKER HUGHES, Firenze (IT)

Percorsi Sostenibili Verso la Neutralità del Carbonio dal Punto di Vista di un Fornitore di Tecnologie per Processi Termici
​Massimiliano Fantuzzi, Vice President, R&D Dept. DANIELI Centro Combustion SpA , Genova (IT)

Approccio Graduale di Tenova alla Decarbonizzazione dei Processi di Riscaldamento dell'Acciaio - Le Sfide della Combustione dell'Idrogeno
Alessandro Della Rocca, Business Development Manager TENOVA , Genova (IT)

Q&A

Conclusioni