Decompressione gas naturale e produzione di energia.

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Sto cercando di comprendere, senza riuscirci finora, quale possa essere il rendimento effettivo, quindi la reale convenienza, di un impianto che sfrutta la decompressione del gas per generare energia elettrica.
Quindi apro questo thread per vedere se c'è chi ha informazioni migliori delle mie, che sono per ora molto poche.
L'impianto di riferimento è quello recentemente inaugurato ad Alessandria.
Vorrei capire:
-quant'è l'energia che va persa attualmente nelle centrali di decompressione del gas naturale;
-se è vero che la si recupera senza necessariamente spenderne altra;
-se vale la pena realizzare un impianto del genere nel centro abitato di un paese;
-se effettivamente si riduce l'inquinamento, la CO2 ecc;
-se il guadagno maggiore è quello legato all'incentivazione;
-quanto sia giustificata l'incentivazione.

[Cox]

La serie di personaggi menzionati già di per se fanno puzzare la cosa... e non di gas. comunque, effettivamente se il gas viene compresso per essere trasportato effettivamente diviene veicolo di una energia potenziale che ha senso venga recuperata. In merito alle emissioni va per la maggiore la teoria che se il combustibile non è di origine fossile allora il ciclo dell'anidride carbonica non incide sulle emissioni vincolate dai vari trattati internazionali, certo bisognerebbe vedere se poi quando fanno i calcoli prendono in considerazione le emissioni relative ai mezzi meccanici per la coltivazione e per il trasporto dei vegetali. Poi, e questa è una considerazione solo mia personale, fino a che c'è anche un solo essere umano sul pianeta che vive di stenti usare la terra per produrre carburante lo trovo un insulto all'umanità, ma come ho già detto è solo questione di sensibilità. Dovrebbero incentivare solo la quota di energia effettivamente recuperata dalla decompressione e non tutta quella che contabilizzeranno tra bruciatori a colza ed ammennicoli vari.....

[babbucciodonosor]

In passato ho lavorato con generatori di vapore con bruciatori alimentati da metano a 3 Bar. In arrivo la pressione si aggirava sui 100 bar, il salto veniva superato con laminazione controllata da valvola a stelo aria apre, e fino a che la temperatura esterna non scendeva sotto i 5° l'energia contenuta nel metano a 100 bar andava tranquillamente perduta. Scaldare qualcosa con un motore termico di cogenerazione alimentato a metano è un sistema comune nelle porcilaie, la Fiat anni fa vendeva un cogeneratore basato sul 903 cc della 127, quindi per scaldare il metano quando le condizioni lo richiedono non occorre molto, tieni presente che la caldaietta che scaldava il metano in cabina di decompressione era una banale 24 kW da riscaldamento casalingo che alimentava uno scambiatore da un 75 lt di acqua e aveva un ciclo attacca e stacca di un 5/7' acceso 2/3' spento. La quantità di metano che passava il cabina di decompressione era dell'ordine di 20.000 Nmc/die di metano, la caldaietta veniva accesa in inverno solo quando la condensa sulle tubazioni iniziava a gocciolare copiosamente in terra, onestamente però la caldaietta non era sotto contatore e il suo consumo era stimato ad occhio in molto poco, inoltre non c'era alcun tipo di alimentazione continua acqua sullo scambiatore, ma solo un reintegro manuale e un manometro lato acqua, dunque direi che effettivamente si riesce a recuperare parecchia energia quasi gratis, tieni conto che nella rete metano nazionale viaggia spesso metano estratto dai nostri pozzi in pressione. Le reti sono due una per uso così dire casalingo e una per gas di centrale con zolfo praticamente assente, è per questo che le caldaie a condensazione abbisognano di scambiatore in acciaio. Dove abito io il paese è servito da gas di centrale e per venti e passa anni ho usato la mia vecchia caldaia con temperatura di uscita dei fumi sui 70/75° controllando la T° in uscita con una caduta di pressione casareccia sulla già bassa pressione di arrivo (7/8 mmH2O) e un termometro fumi in uscita. La caldaia è durata oltre venti anni di scambiatore proprio perché alimentata a Metano di centrale e non avevo formazione di H2SO4 diluito, ma solo condensa. Caldaia sostituita perché non più a norma. Altre informazioni non mi vengono per ora in mente

[admin]

Tendenzialmente la penso come te, Cox, (tra l'altro sulla convenienza della coltivazione di sorgo per bruciarlo in una centrale, mi ero espresso in questo articolo di qualche anno fa: Biomassa in Valpadana ) ma vorrei essere libero da pregiudizi e riuscire a ragionare sui numeri. Non dovrebbe essere così difficile. La decompressione del gas comporta uno spreco di energia pari ad X; io non me ne sono mai occupato, ma qualcuno saprà fare questi calcoli presumo. L'impianto che lo sfrutta riesce ad utilizzarne effettivamene, al netto di tutto, una percentale x%. Qui il calcolo è più difficile, ma ritengo lo si debba fare prima di avventurarsi in una realizzazione del genere. Ci sarà pure qualcuno che lo ha fatto, spero. E se li ha fatti li deve mostrare a chi l'impianto lo deve accettare e non subire.

[Lelettrico]

Devo rispondere "si" a tutti gli interrogativi posti (meno uno).
Il rendimento sembra aumentare in maniera incredibile, e cito testualmente da pag 55 del pdf linkato cortesia UNIPD (http://www.dim.unipd.it/mirandola/tecnica_gas/tecnica_gas.pdf):

IL SISTEMA INTEGRATO - TURBOESPANSIONE COGENERATIVA
Il preriscaldamento
L'energia termica per il preriscaldamento del gas a monte di ciascuno stadio di espansione è
normalmente fornito da caldaie a gas, attraverso scambiatori opportunamente dimensionati. Già la
sola turboespansione, nella sua normale configurazione, si presenta come un sistema energetico
concettualmente interessante; esso è in grado di indurre un sensibile risparmio d’energia primaria
rispetto agli impianti tradizionali, dell'ordine del 20-25%. È possibile, però, fare un notevole salto di
qualità combinando il turboespansore con un gruppo di motori endotermici cogenerativi; essi
possono produrre ulteriori quantitativi d’energia e, nel contempo, fornire ai summenzionati
scambiatori il calore che sarebbe altrimenti dissipato dall'acqua di raffreddamento, dall'olio di
lubrificazione e dal gas di scarico. Un sistema così concepito presenta, dal punto di vista
energetico, caratteristiche eccezionali: il risparmio d’energia primaria può salire, con un’oculata
progettazione, al 50-55% ed il bilancio delle energie in gioco diventa estremamente favorevole.

I grafici e le formule relative alle varie trasformazioni entalpiche sono nel capitolo precedente, naturalmente se si ha voglia di leggere.

Quindi bravi! Si! Tutto meno gli incentivi che proprio non comprendo.

[admin]

Grazie Lelettrico per il documento che vedrò se riesco a comprendere.
Quello che però non capisco, anche in riferimento a quanto detto da babbucciodonosor circa la "poca" energia necessaria per riscaldare il metano che si espande è la necessità di motori endotermici ulteriori, che funzioneranno ad olio di colza od altro. Addirittura se ne parla, incredibilmente dal mio punto di vista, nel documento che descrive l'impianto alessandrino, come di una opportunità:
"... la quantità di olio vegetale, colza o girasole, utilizzato nell’impianto di cogenerazione, equivale a circa 2.000 ettari di terreno e costituisce una rilevante opportunità di sviluppo per la realtà agricola locale, oltre a rappresentare il punto di partenza per lo sviluppo di solide sinergie imprenditoriali sul territorio".

[babbucciodonosor]

Bisogna vedere chi ci mangia, come e quanto ci mangia, su questo non posso aiutarti

[admin]

Vedo babbucciodonosor che hai colto l'essenza del problema.

Per quanto riguarda il documento linkato da Lelettrico vorrei fare un'osservazione.
Ritengo sia un documento molto utile, come ho detto, e forse, se mi impegno, potrei riuscire a capirlo.
Ma ammesso che sia tutto corretto quanto scritto nel documento, e non ho, per il momento, ragioni per dubitarne, è così difficile mettere subito in evidenza conclusioni che possano essere comprese dalla maggioranza delle persone, e chi ha voglia e capacità, possa mettersi a studiarlo per verificarne la correttezza?
Le conclusioni dovrebbero essere del tipo: la decompressione del gas dissipa 2 MW. Con l'impianto, al netto di tutto, si ricava 1 MW.

[fpalone]

Il recupero di energia dall'espansione del metano nelle cabine di decompressione è un concetto del quale si parla già da un po'. A mio parere ben venga utilizzare del calore da cascami termici (cogenerazione) per riscaldare il gas naturale durante l'espansione. Per quanto riguarda l'inserimento di una turbina c'è da tenere in conto che la trasformazione a questo punto non è più isoentalpica, come avviene di solito nelle normali cabine, quindi occorre fornire più calore; se quest'ultimo proviene da un ciclo "superiore" ossia è un cascame termico, mi pare che la cosa abbia un senso.
Ovviamente la complicazione rispetto ad una normale cabina di decompressione è enorme!
Personalmente credo che, visti i costi esorbitanti dell'energia, non siano necessari più incentivi: se una soluzione ha dei vantaggi energetici il ritorno economico sul risparmio di energia dovrebbe abbondantemente ripagare i costi di installazione!
Per quanto poi riguarda i biocarburanti non posso che appoggiare in pieno quanto detto da admin; basti pensare che ormai c'è chi usa il mais od i cerali al posto dei pellets per il riscaldamento!