Integrazione delle pompe di calore ad alta temperatura nei sistemi CCS e applicazione in settori industriali hard-to-abate.

La presente Tesi nasce con l’obiettivo di esplorare le tecnologie ed il mercato della cattura del diossido di carbonio (CCS) per studiarne l’integrazione con sistemi a pompa di calore ad alta temperatura e ricompressori meccanici di vapore. La tesi è stata svolta presso Turboden S.p.A., nella divisione Heat Electrification, che intende proporre i propri prodotti nel settore della decarbonizzazione. Questi sistemi possono fornire vapore o acqua calda per la rigenerazione dei solventi e dei materiali adsorbenti, con l’obiettivo di assicurare una completa elettrificazione del processo. Si analizza quindi lo stato dell’arte delle tecnologie di cattura per verificare quali sono adatte per un accoppiamento termodinamico, si fornisce una panoramica della full chain della CO2 e si descrivono i progetti CCS attivi, in costruzione e programmati. Si ragiona poi sui driver del mercato delle emissioni che spronano i player ad investire in questo campo. Si analizzano gli oneri e gli incentivi economici e fiscali, i modelli di business e le opportunità di standardizzazione nel settore. Nell’ultima parte dell’elaborato si procede alla valutazione tecnica di varie soluzioni per l’integrazione di pompe di calore industriali tramite un tool Excel e il software AspenPlus®. Si analizzano le richieste termodinamiche per la rigenerazione dei solventi, i consumi elettrici e le prestazioni. Sono confrontate le tecnologie di sei diversi fornitori di licenze, tre ad assorbimento chimico tramite solvente amminico, una ad assorbimento chimico tramite enzimi e due ad adsorbimento fisico su supporto solido per la cattura diretta dell’aria. Si valuta poi una soluzione standard con capacità di cattura costante, per la quale Turboden potrebbe stabilire una collaborazione di fornitura di un impianto chiavi in mano. La convenienza energetica dell’installazione di questi sistemi è immediatamente determinata dai Coefficient Of Performance, oltre al beneficio ambientale di una completa elettrificazione.