Energie rinnovabili: impianti solari a concentrazione per ridurre le emissioni delle raffinerie di petrolio

Realizzare impianti solari a concentrazione all'interno delle raffinerie di petrolio potrebbe rappresentare un passo decisivo verso la riduzione delle emissioni di anidride carbonica (CO₂) e del consumo di metano. Questa innovativa proposta, presentata in uno studio congiunto di ENEA e dell'Università degli Studi di Palermo, pubblicato sulla rivista Energy, dimostra come l'integrazione di tecnologie rinnovabili nei processi industriali possa favorire una transizione energetica sostenibile.

Riduzione delle emissioni e dei consumi

Secondo lo studio, l'applicazione di un impianto solare a concentrazione in una raffineria consentirebbe di ridurre le emissioni di CO₂ di oltre il 10% (pari a circa 54 mila tonnellate all'anno) e il consumo di metano di circa 20 mila tonnellate all'anno. Questi risultati si riferiscono al processo di distillazione del greggio, uno dei più energivori nel settore, che richiede il 30-40% dell'energia complessiva di una raffineria.

“Con questo studio abbiamo dimostrato che il calore prodotto da un impianto solare a concentrazione può essere integrato in modo efficace ed economico nel processo di distillazione,” spiega Alessandro Galia dell’Università di Palermo. Tuttavia, l'implementazione pratica presenta alcune sfide, come la necessità di sviluppare strategie per armonizzare l’intermittenza della radiazione solare con il funzionamento continuo delle raffinerie.

Come funziona l'impianto solare a concentrazione

L'impianto proposto si basa su collettori solari lineari, ciascuno lungo 100 metri e con specchi larghi 5,8 metri. Il sistema utilizza una miscela di sali fusi, detta “sale solare”, come fluido di trasferimento e accumulo del calore. Questo fluido viene riscaldato dai collettori e immagazzinato in un serbatoio con una capacità massima di 800 mila kWh, garantendo così la continuità dell’apporto di calore anche durante le ore notturne.

“Abbiamo valutato diverse configurazioni dell’impianto, variando la potenza solare integrata (50 e 70 MW) e la dimensione del campo solare (80 e 100 loop, con sei collettori per ciascun loop),” afferma Giampaolo Caputo, ricercatore del Laboratorio ENEA Energia e Data Science. Il team ha calcolato che un impianto di dimensioni massime, con una superficie di collettori di circa 330 mila metri quadrati, può fornire costantemente il calore necessario al processo, incluso l’accumulo per 24 ore di funzionamento durante giornate soleggiate.

Lo studio include anche un’analisi tecnico-economica basata su dati simulati da una raffineria italiana. Il tasso di ritorno dell’investimento (ROI) stimato per l'installazione dell'impianto è del 16,2% in condizioni di irraggiamento favorevoli. Inoltre, è stata valutata l’applicazione della stessa tecnologia in una raffineria situata negli Emirati Arabi Uniti, dove l'irradiazione solare è distribuita in modo più uniforme durante l'anno. Qui, l’integrazione del calore solare potrebbe ridurre le emissioni di CO2 fino al 17%, grazie a una maggiore operatività annua (4.100 ore negli Emirati contro 3.800 ore in Sicilia).

“Questo dimostra che l’integrazione del calore solare ad alta temperatura è particolarmente interessante per le raffinerie situate in aree con elevata irradiazione solare e disponibilità di spazio vicino alle unità di distillazione” conclude Caputo.

Lo studio rappresenta un importante passo avanti verso la decarbonizzazione delle attività industriali energivore. L’adozione di impianti solari a concentrazione nelle raffinerie potrebbe contribuire significativamente alla transizione energetica globale, riducendo l’impatto ambientale del settore petrolifero e promuovendo l’uso di energie rinnovabili. Tuttavia, per tradurre questa visione in realtà, sarà fondamentale superare le sfide tecniche ed economiche legate all’implementazione di queste tecnologie su larga scala.