Generare elettricità senza compromettere l’approvvigionamento idrico dell’Europa
L’acqua è una risorsa inestimabile per l’umanità, che diventerà sempre più importante da preservare mentre il clima globale continua a cambiare. Quella della produzione di energia è una delle industrie più dipendenti dall’acqua, richiedendone ingenti quantità per raffreddare i sistemi di generazione. In Europa, la produzione di energia rappresenta il 45 % di tutta l’acqua estratta da fonti naturali; anche se l’acqua viene restituita all’ambiente in questione, ciò incide ancora su un quinto dell’acqua utilizzata. Ridurre l’impatto di questo settore sulle riserve idriche è pertanto una via semplice e promettente verso un futuro sostenibile. Il progetto MATChING, finanziato da Orizzonte 2020 e costituito da un consorzio di sei paesi dell’UE, sta guidando gli sforzi europei per ridurre la domanda di acqua di raffreddamento attraverso tecnologie all’avanguardia nelle centrali termoelettriche e geotermiche. «MATChING intendeva ridurre il fabbisogno di acqua e migliorare l’efficienza energetica per i sistemi di raffreddamento nel settore dell’energia attraverso l’uso di materiali avanzati e basati su nanotecnologie nonché di configurazioni innovative applicate a centrali elettriche sia geotermiche che convenzionali», commenta Daniela Galla, responsabile del programma MATChING presso Enel. Nelle fonti geotermiche ad alta temperatura, i risultati hanno mostrato una riduzione media nell’acqua evaporata di circa il 10 % nelle operazioni ibride rispetto alle tradizionali operazioni a umido, comportando solo una piccola penalità energetica. Galla afferma che questo è «uno dei migliori risultati del progetto».
Il futuro del raffreddamento
Il progetto MATChING ha testato una serie di soluzioni tecnologiche, coinvolgendo ogni singola area dei sistemi di raffreddamento delle centrali elettriche, tra cui torri di raffreddamento, circuiti dell’acqua di raffreddamento, sistemi di condizionamento dell’acqua, raffreddamento delle acque sotterranee e condensatori di vapore. Membrane innovative (alcune basate sulla nanotecnologia) e materiali avanzati sono stati testati per vedere in che modo potessero migliorare il condizionamento e il recupero dell’acqua. Ciò incrementa l’approvvigionamento idrico attraverso l’uso di acque di qualità inferiore, ovvero acque reflue provenienti da centrali elettriche o dallo spurgo della torre di raffreddamento. I risultati suggeriscono che l’estrazione di acqua può essere ridotta di oltre il 30 % nelle centrali termoelettriche con raffreddamento a umido. «Le riduzioni sono specifiche per sito, a seconda del clima e della qualità dell’acqua, e l’impatto netto sui costi di raffreddamento varia a seconda delle tecnologie», afferma Galla. Sono state utilizzate tecniche di testurizzazione laser e nano-rivestimenti di nuova concezione per promuovere la condensazione all’esterno dei tubi, aumentando l’efficienza di raffreddamento. Il progetto ha utilizzato sistemi di raffreddamento ibridi nella produzione di energia geotermica basati su materiali di riempimento avanzati per un raffreddamento più efficiente nelle fonti ad alta temperatura e sull’utilizzo delle acque sotterranee a circuito chiuso in fonti a bassa temperatura. Sono stati sviluppati nuovi materiali anticorrosivi per garantire tecniche finanziariamente sostenibili e una produzione sostenibile per molti anni. «Molti test hanno dato risultati sorprendenti», conclude Galla. «Altrove, il potenziale guadagno annuale in alcune centrali geotermiche che utilizzano le acque sotterranee come dissipatore di calore anziché i raffreddatori d’aria variava dal 4 % al 14 %. In questo caso, domande di calore più elevate comportano maggiori guadagni relativi nell’efficienza della centrale».
Alimentare il futuro
Tecnologie e tecniche sono state collaudate in sei siti di prova europei, ossia in Belgio, Francia, Italia e Spagna. Il team di MATChING sta attualmente analizzando i risultati e li sta usando per migliorare ulteriormente i sistemi. Alcuni dei risultati vengono integrati in altri progetti di ricerca o proposte per sviluppi futuri. «I risultati raggiunti nel progetto sono ora in una fase di sfruttamento, che comprende la fattibilità tecnica e l’analisi costi-benefici per applicazioni specifiche», afferma Galla.
Parole chiave
MATCHING, raffreddamento, nanotecnologia, acqua, termico, centrale elettrica, efficienza
