Un bel lavoro di pulizia: le turbine a gas GE Mobile ora possono soddisfare alcune delle normative più severe sulle emissioni di CO e NOx

I primi due decenni di questo secolo non sono stati gentili con i californiani. La mega-siccità in corso, giunta ormai al suo 22esimo anno, è la più grave dall’anno 800, lasciando vaste aree vulnerabili a incendi da record. La siccità ha anche lasciato i bacini idrici della California, e quindi la sua fornitura di energia idroelettrica, a livelli allarmanti. Anticipando una carenza di approvvigionamento nel caso in cui l'energia idroelettrica si esaurisse, il Dipartimento statale delle risorse idriche (DWR) ha agito in qualità di agente di approvvigionamento, commissionando quattro turbine a gas aeroderivate TM2500 ad avviamento rapido di GE per mantenere accese le luci dei clienti in caso di disastri naturali e quando l'energia idroelettrica e altre Le energie rinnovabili non possono produrre da sole abbastanza energia per soddisfare la domanda.

Le quattro turbine alimentate a gas naturale, con una capacità combinata di 136 megawatt – sufficiente ad alimentare l’equivalente di circa 130.000 case statunitensi – sono state installate da Kiewit Power Constructors negli stabilimenti di Roseville e Yuba City, a nord di Sacramento. Le unità possono essere avviate e fornire la loro piena potenza per supportare la rete entro cinque minuti, sotto la direzione dell'Operatore di sistema indipendente della California o della Western Area Power Authority.

Nella loro configurazione standard, le turbine mobili, tipicamente utilizzate per usi di emergenza, soddisfano già gli standard sulle emissioni della Banca Mondiale. La California, che ha tra le normative sulle emissioni tra le più severe al mondo, richiede emissioni di ossido di azoto (NOx) e monossido di carbonio (CO) ancora più basse, quindi GE e i suoi partner dovevano sviluppare una soluzione per la sua turbina a gas mobile.

Il monossido di carbonio contribuisce indirettamente al cambiamento climatico trasformandosi nell’atmosfera in ozono (noto anche come smog) e metano, il secondo e il terzo gas serra più impattanti dopo l’anidride carbonica. Gli ossidi di azoto (principalmente NO e NO2, collettivamente chiamati NOx), invece, possono avere un grande impatto sulla salute umana.

Per affrontare questa sfida sulle emissioni, lo scorso giugno GE ha collaborato con DWR per sviluppare una soluzione per le sue turbine a gas mobili utilizzando la tecnologia di riduzione catalitica selettiva, o SCR. Essenzialmente un convertitore catalitico come quello sul tubo di scappamento di un'auto, ma con un camino alto 70 piedi (22 metri), l'SCR può ridurre CO e NOx fino al 90%.

"La tecnologia mobile aeroderivata di GE, tipicamente utilizzata per l'energia di emergenza, è un complemento perfetto per i casi di utilizzo di energia rinnovabile e di picco di energia in tutto il mondo", afferma Clive Nickolay, CEO della linea di business aeroderivata di GE Gas Power. “Siamo entusiasti di fornire agli operatori di centrali elettriche come DWR la flessibilità necessaria per installare rapidamente energia temporanea quando necessario, facendo allo stesso tempo progressi significativi nella riduzione dei livelli di emissioni di NOx e CO a una sola cifra, posizionandoli per un futuro a basse emissioni di carbonio”.

Una delle virtù del TM2500 – una turbina di derivazione aeronautica, ovvero un motore a reazione riconfigurato – è che può essere montato su un rimorchio, rimorchiato in un sito e installato rapidamente, supportando gli operatori di rete e i fornitori di energia che affrontano un’emergenza di rete.

"L'unità TM2500 può essere installata in appena due settimane circa", afferma Patrick Maher, leader della commercializzazione per progetti di energia aeroderivata presso GE Gas Power, che ha supervisionato il progetto SCR. “Volevamo creare una soluzione per l'SCR che potesse essere installata quasi alla stessa velocità. Ci sono volute solo poche settimane per mettere insieme questa unità, grazie ai suoi componenti modulari preassemblati.” I tempi di installazione più rapidi si traducono in costi inferiori per il cliente.

Come funziona? "Un catalizzatore è una specie di nido d'ape: quadrati molto piccoli attraverso i quali passerà il gas di scarico della turbina a gas", spiega Maher. “Mentre il gas di scarico passa attraverso questo catalizzatore, la CO si ossida in CO2, rimuovendo efficacemente la CO dal flusso di scarico”. Per ridurre gli NOx è necessario un secondo catalizzatore. Lo scarico della turbina viene miscelato con ammoniaca vaporizzata e quindi passa attraverso il secondo catalizzatore. La reazione converte gli NOx in azoto e vapore acqueo.

Sono più di 300 i TM2500 distribuiti in tutto il mondo, con oltre 6 milioni di ore di funzionamento. Un cliente recente è l'Ufficio federale dell'energia svizzero, che sta installando otto turbine in una centrale elettrica vicino a Zurigo per contribuire a far fronte a un'eventuale carenza di elettricità quest'inverno. Ora paesi come la Svizzera e altri paesi più avanzati con requisiti rigorosi su CO e NOx hanno la flessibilità necessaria per ridurre ulteriormente le proprie emissioni secondo necessità utilizzando le turbine a gas mobili GE.