Gli hub regionali di cattura e stoccaggio del carbonio consentono a più emittenti di CO2 di condividere infrastrutture e condotte, riducendo così i costi. Soluzioni di automazione avanzate possono aumentare l’efficienza operativa e migliorare la redditività economica di questi progetti.

I poli regionali di cattura e stoccaggio del carbonio (CCS) possono essere una proposta economicamente interessante, in quanto consentono a più emettitori di CO2 in un’area – come centrali elettriche, impianti chimici e acciaierie – di condividere infrastrutture e condotte. Tuttavia, la CCS comporta ancora costi significativi, poiché la cattura e la compressione della CO2 richiedono un elevato consumo di energia. È quindi fondamentale ottimizzare l’efficienza del processo e ridurre i costi. In un articolo del Carbon Capture Journal, “Increasing the Viability of CCS Hubs” (Aumentare la redditività degli hub CCS), illustro alcune delle tecnologie di automazione avanzate, degli strumenti di ingegneria e delle soluzioni software che possono aiutare a raggiungere questi obiettivi.

L’articolo spiega che l’assorbimento post-combustione basato sull’ammina è il processo di cattura del carbonio più maturo. È costituito da un’unità di assorbimento, dove un solvente chimico cattura la CO2 dai gas di scarico, e da uno stripper, dove il solvente chimico viene rigenerato e la CO2 viene estratta. L’efficienza del processo dipende dalla velocità di circolazione del solvente. Esiste un compromesso tra l’efficienza della cattura del carbonio e il costo dell’energia necessaria per rigenerare il solvente, quindi la sfida consiste nel raggiungere il tasso di cattura di CO2 desiderato nel modo più efficiente. L’articolo afferma che:

…Il monitoraggio della percentuale di cattura con l’analisi online consente di ottimizzare il processo attraverso il controllo multivariabile e l’analisi. L’automazione della misurazione della concentrazione di ammina magra con i misuratori di portata massica e di densità Coriolis consente di determinare con precisione la velocità di circolazione del solvente, in modo da ottenere l’efficienza di cattura desiderata al costo più basso.

Spiego poi che una volta che la CO2 è stata rimossa dalla fonte, viene solitamente liquefatta sotto compressione a bassa temperatura e pompata attraverso una conduttura per essere stoccata nel sottosuolo o utilizzata in altri processi chimici a valle. L’efficienza del processo di liquefazione dipende da misure e controlli affidabili. L’articolo prosegue:

…I sistemi di controllo che offrono una perfetta integrazione degli strumenti di visualizzazione dell’impianto contribuiscono a mantenere la piena visibilità delle risorse, mentre le reti wireless intelligenti riducono i costi di installazione e consentono un monitoraggio continuo per garantire una risposta rapida a qualsiasi problema che possa verificarsi.

Per mantenere la CO2 stabile nella sua fase liquida per il trasporto su lunghe distanze, deve essere mantenuta a pressione costante, il che richiede compressori in varie fasi lungo le condutture. È importante massimizzare la disponibilità dei compressori, poiché guasti imprevisti possono causare interruzioni della capacità, danni alle apparecchiature, manutenzione eccessiva, aumento dei costi e ritardi nella programmazione. Spiego che:

…Le valvole di controllo anti-surge e le soluzioni di valvole digitali ottimizzate assicurano un flusso stabile al compressore, prevenendo i danni e aumentando la durata del compressore, mentre le valvole di sicurezza consentono un funzionamento più vicino ai setpoint di pressione ottimali e riducono le emissioni fuggitive. Sono inoltre disponibili tecnologie di rilevamento pervasivo e analisi dei dati per fornire un monitoraggio continuo della salute e delle prestazioni del compressore.

In tutta la catena CCS, ci sono punti critici in cui è fondamentale una misurazione accurata, affidabile e tracciabile del flusso e della densità della CO2. È essenziale conoscere con precisione la quantità di gas che ogni emettitore immette nella rete di gasdotti condivisa e che tutte le parti abbiano fiducia nelle transazioni finanziarie basate su queste misurazioni. Le aziende devono quindi implementare soluzioni di misura affidabili, come i misuratori di densità e di portata massica Coriolis ad alta precisione, in grado di tollerare pressioni estreme, basse temperature e grandi variazioni di densità.

Spiego poi che una sfida importante nei progetti CCS è garantire che la CO2 catturata sia trasportata in modo sicuro e affidabile. La perdita di contenimento mina lo scopo della cattura della CO2, quindi le perdite che si verificano a causa della corrosione e dell’erosione delle condutture sono una preoccupazione significativa. L’articolo afferma che:

…Essere in grado di rilevare e localizzare le perdite nelle condutture in tempo reale consente agli operatori di affrontare i problemi più rapidamente, quindi è essenziale implementare un sistema di monitoraggio che fornisca visibilità sulla corrosione e l’erosione delle condutture. Le soluzioni di automazione che aiutano gli operatori a mantenere un processo privo di perdite includono sensori a ultrasuoni wireless per consentire il monitoraggio continuo dello spessore della parete della condotta, soluzioni di monitoraggio e allarme in tempo reale per identificare rapidamente perdite e rotture e valvole ad alte prestazioni con tenuta superiore. Inoltre, le soluzioni software possono aggregare dati disparati relativi all’integrità delle condutture e degli asset per aiutare a identificare i problemi ed eseguire una modellazione del rischio più accurata.

Per poter entrare in una rete di condotte condivise, la composizione della CO2 deve rientrare in determinati parametri relativi ai livelli di impurità. La presenza di impurità può causare danni che portano a pericolose perdite ed esplosioni, poiché il fluido compresso si espande rapidamente in un gas. Una misurazione accurata e affidabile della concentrazione e della composizione della CO2 e delle sue impurità è quindi fondamentale. L’articolo prosegue:

…Tra le soluzioni di automazione avanzate che contribuiscono a garantire l’integrità della CO2 vi sono gli analizzatori di gas convenzionali in continuo, che forniscono un’analisi in tempo reale della composizione della CO2 con un grado di accuratezza molto elevato, consentendo di identificare molteplici possibili contaminanti. Inoltre, gli analizzatori di gas basati sulla cromatografia o sulla tecnologia laser a cascata quantica offrono misure di spettroscopia veloci e ad alta risoluzione che forniscono dati quasi in tempo reale e informazioni sulle tendenze. Questa visibilità sul processo consente a un emettitore di intervenire rapidamente se i livelli di impurità superano i limiti concordati.

Le organizzazioni possono implementare un pacchetto di lavoro avanzato pre-ingegnerizzato noto come stazione di integrità della CO2, che incorpora una serie di soluzioni di automazione per garantire che i requisiti di integrità della CO2 siano soddisfatti attraverso misure, monitoraggio, analisi e controllo accurati e affidabili. Oltre agli analizzatori di gas in continuo, i componenti di base includono misuratori di portata massica e densità Coriolis per misurazioni estremamente precise e affidabili; valvole di arresto di emergenza e valvole di sicurezza della pressione per proteggere le apparecchiature; e un’unità terminale remota o computer di flusso che esegue calcoli di portata e invia i dati dalle apparecchiature del pacchetto del sistema di misurazione a un punto di controllo centrale.

L’articolo si conclude spiegando che il successo dei progetti di stoccaggio sotterraneo di CO2 dipende dalla valutazione accurata e affidabile della capacità di stoccaggio. Si afferma che:

…La natura altamente variabile delle formazioni geologiche del sottosuolo e delle caratteristiche delle rocce rende tali valutazioni impegnative, ma i più recenti software di esplorazione e produzione, combinati con soluzioni digitaltwin, forniscono una modellazione dinamica di simulazione degli ambienti fisici, che consente una mappatura e una misurazione accurate dei complessi di stoccaggio sotterranei.

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