Kitegen®: nuova chimica dall’eolico troposferico.

Il combinato disposto della crisi climatica dovuta all’eccesso di gas serra (principalmente anidride carbonica da combustione) e del picco del petrolio, ossia del prezzo crescente e dell’EROEI decrescente dei fossili sta spostando il panorama mondiale dell’energia. Cosa succederà quando il costo dell’energia elettrica da rinnovabili scenderà sotto quello ottenibile dai fossili? Come cambierà la produzione industriale in un mondo in cui sarà più facile avere direttamente energia elettrica? La chimica non puo’ fare a meno di porsi il problema e di pensare ai futuri scenari di questo sconvolgimento che metterà al centro i processi elettrochimici rispetto ai tradizionali processi da fossile della petrolchimica attuale. Questo post ci offre uno spunto di riflessione.(cdv)

a cura di Massimo Ippolito, CEO Kitegen Research srl

Il gruppo KiteGen® è stato partecipato nell’Aprile 2013 da SABIC Ventures – il Venture Capital di Saudi Arabian Basic Industries Corporation (SABIC) – ed è attualmente coinvolto, come fornitore di tecnologia per la generazione elettrica, nel grande progetto di impianto Carbon (CO2) Capture & Utilization (CCU) in costruzione a Jubail Industrial City, una grande area industriale sulla costa del Golfo Persico.

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Jubail City

La tecnologia KiteGen® è la più recente evoluzione nel settore dello sfruttamento dell’energia eolica.  E’un cambio di paradigma che può rappresentare una soluzione pratica ed effettiva al problema energetico e, di conseguenza, alla crisi economica.
La tecnologia KiteGen® è basata su un decennio di ricerca e sviluppo e, ad oggi, ha raggiunto lo stadio di soluzione realizzabile su scala industriale.  La maggiore innovazione risiede nel fatto che KiteGen® può sfruttare una fonte energetica disponibile in quantità immense rispetto agli attuali utilizzi, diffusa su tutto il Pianeta e “nuova”, nel senso che esiste da sempre ma solamente in tempi recenti le nuove tecnologie dei materiali, del supercalcolo e della sensoristica avanzata rendono possibile lo sfruttamento dell’energia del vento di alta quota.  Grandi ali pilotate, mediante robusti cavi di materiale polimerico innovativo, da un sistema di controllo altamente avanzato, basato su sensori avionici, volano ad altezze superiori al km raccogliendo l’energia di venti  molto più forti e costanti di quelli presenti in prossimità del suolo.

L’impianto Saudita CCU di Jubail City è progettato per comprimere e purificare 1500 tonnellate al giorno di anidride carbonica (CO2) proveniente dagli adiacenti stabilimenti petrolchimici.  Tale gas, anziché essere immesso in atmosfera, come usualmente avviene nelle lavorazioni petrolchimiche, sarà utilizzato come una delle materie prime necessarie nella produzione di urea, ammoniaca e metanolo.  I primi due sono componenti indispensabili per la produzione di fertilizzanti, il terzo è utilizzabile come carburante o come base per numerosi prodotti petrolchimici.
I processi CCU non sono una novità, l’innovazione consiste nell’utilizzare energia elettrica rinnovabile a bassissimo costo prodotta da KiteGen® per rendere economicamente convenienente riutilizzare la CO2 emessa dalle attività industriali come fonte di carbonio per produrre urea e metanolo invece che disperdere la CO2 in atmosfera ed alimentare i processi con idrocarburi di nuova estrazione come avviene attualmente, a causa del costo troppo elevato dell’energia rinnovabile o delle emissioni di  CO2 dell’energia termoelettrica, che vanificherebbero ogni processo di cattura.
Complessivamente il progetto consentirebbe di evitare emissioni pari a 500.000 tonnellate di CO2 annue, equivalenti a quanto emesso annualmente da 2,6 milioni di veicoli, e rappresenta il più avanzato, riproducibile e promettente metodo per invertire l’inesorabile e pericoloso processo di cambiamento climatico dovuto alle emissioni di gas serra, in particolare CO2.
KiteGen® sarà responsabile per l’ingegneria e la tecnologia, per il progetto di dettaglio, la realizzazione e la manutenzione. Le tempistiche del progetto prevedono la produzione in serie di generatori KiteGen® per il 2015 e l’impianto pilota nel 2016.
L’impianto di Jubail City sarà il primo progetto CCU di grandi dimensioni realizzato in Arabia Saudita, allo scopo di realizzare la strategia di sostenibilità ambientale intrapresa da SABIC, seconda compagnia saudita dopo Aramco ed uno dei più grandi gruppi industriali del mondo nel settore chimico.
Il progetto KiteGen® sarà, infatti, una delle colonne portanti del programma saudita da 66 miliardi di $ destinato a fornire energia rinnovabile per la desalinizzazione di acqua marina destinata a dissetare l’arida penisola arabica.  L’approccio saudita è infatti molto pragmatico, utilizzeranno gli ingenti proventi petroliferi per valutare ed acquisire le più promettenti tecnologie per la produzione di energia rinnovabile.  KiteGen® è ai primi posti grazie alle imbattibili prestazioni energetiche ed economiche (almeno 10 volte più economico delle altre fonti rinnovabili) del concetto, che è coperto da un patrimonio brevettuale esclusivo e riconosciuto ufficialmente come il primo a livello mondiale.

CIMG0063Massimo Ippolito (al centro, in maniche di camicia) durante una visita allo stem di Sommariva Perno (At)

Breve intervista a Massimo Ippolito (c. della volpe)

Fin qui la comunicazione ufficiale che gentilmente l’ing. Ippolito ci ha concesso di pubblicare; ma la curiosità del chimico mi ha obbligato a qualche domanda di contorno.

D: Ing. Ippolito può dirci qualcosa di più delle attività chimiche in Arabia e di come la nuova tecnologia italiana KItegen® può influenzarle?

R.: Le consociate di Sabic coinvolte nel processo sono alcune grandi aziende petrolchimiche che si trovano nel distretto industriale di Jubail City, sulla costa del golfo persico vicino al Bahrein.
(nota dell’intervistatore: chi è interessato potrebbe trovare qualche dettaglio in più su http://nzic.org.nz/ChemProcesses/production/1A.pdf). In buona sostanza il  processo Sabic per l’urea si potrebbe riassumere così:
dai vicini campi petroliferi proviene il gas naturale associato alla produzione petrolifera (essenzialmente metano) ed utilizzato come materia prima (come sorgente di idrogeno, mentre l’azoto viene preso in atmosfera) per la produzione di ammoniaca mediante steam reforming e water shift. Durante il processo si ottiene anche CO2 che viene utilizzata, insieme all’ammoniaca, per la sintesi dell’urea da cui poi si ottengono alcuni fertilizzanti.
Nel nuovo processo la sintesi dell’urea dovrebbe avvenire da ammoniaca (prodotta con idrogeno ottenuto mediante elettrolisi dell’acqua  e azoto atmosferico) e fatta reagire con la CO2 quasi pura  proveniente dall’impianto etilene glicole.

D: E quale sarebbe allora il ruolo della nuova sorgente di energia? Cambierebbe non solo la fonte ma anche il processo?
R: Il ruolo di Kitegen è produrre H2 da elettrolisi a costo inferiore rispetto al processo che utilizza gas naturale. Idem per il metanolo per la cui sintesi invece del gas naturale si può utilizzare idrogeno e CO2,i cui rapporti vengono poi ottimizzati tramite le classiche reazioni di water shift.
I sauditi (col supporto di LINDE come partner tecnologico per la Carbon Capture) non sono gli unici, la CCU sta diventando una specie di moda in MO; per esempio i qatarioti con il supporto di Mitsubishi per la carbon capture faranno qualcosa di simile qui: http://www.qscience.com/doi/pdf/10.5339/stsp.2012.ccs.22@cop18.2012.2012.issue-1

D: Quali obbiettivi economici vi proponete?

R: L’obbiettivo è scendere sotto i 15 $/MWh per il costo dell’energia elettrica; a questo punto moltissimi processi di sintesi che attualmente coinvolgono idrocarburi potrebbero diventare elettrici, nel senso di sfruttare le nuove opportunità offerte dal bassissimo costo di processi di tipo elettrochimico, oltretutto più puliti e probabilmente anche più efficienti. Il gas naturale (si veda ad es. http://www.eex.com/en/ costa in Europa tra i 25 e i 30 euro/MWh ma, a bocca di pozzo costa ancora di meno.  Scendendo sotto i 25$/MWh l’energia di KiteGen inizia ad essere competitiva con il gas a bocca di pozzo e, se c’è in gioco una qualche iniziativa di emission trading, risulterebbe già pienamente competitiva.
Per quanto riguarda la continuità della produzione non la vedrei come un problema bloccante, la produzione elettrica per l’elettrolisi può essere anche variabile se si dispone di un opportuno stoccaggio dell’ammoniaca, tale da assicurare un input costante alla filiera dei fertilizzanti.
Foto e dettagli sul funzionamento sono disponibili sul nostro sito http://kitegen.com

Come funziona KItegen®.(cdv)

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Kitegen è un gigantesco aquilone dell’area di quasi 100 mq che viene tenuto in posizione da una coppia di cavi di polimero UHMWPE del diametro inferiore al cm; tale aquilone si muove ad altezze dell’ordine di 1000-1500m e descrive un percorso definito a yo-yo; quando si allontana i cavi fanno girare un alternatore producendo energia elettrica e quando la lunghezza raggiunge il massimo desiderato uno dei cavi viene allentato e l’aquilone viene trascinato “in bandiera”, quindi con bassa spesa energetica di nuovo a bassa quota, poi il ciclo ricomincia. Grazie alla costanza dei venti in alta quota il sistema è molto più costante dei normali generatori eolici e grazie anche alla maggiore velocità media del vento in quota il procedimento ha un elevatissimo EROEI (la potenza ottenuta dipende dal cubo della velocità del vento). Tutto il meccanismo è gestito da un computer, da un software esperto e da un braccio meccanico appositamente progettato fatto di alluminio o fibra di carbonio.

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Lo stem di Kitegen di Sommariva Perno (Asti)

Sono in corso nel mondo altri tentativi di trarre energia dal giacimento troposferico (per esempio si veda Makani Power).

NdA: si ringrazia per la collaborazione l’ing. Eugenio Saraceno.

Maggiori approfondimenti su Kitegen su:

http://kitegen.com/

http://kitegen.com/tecnologia-2/stem/

http://kitegen.com/prodotti/material/

5 thoughts on “Kitegen®: nuova chimica dall’eolico troposferico.

  1. Pingback: Kite Wind / KiWiGen (generatore eolico alimentato dal movimento di aquiloni): QUI TUTTE LE DOMANDE E DUBBI - Pagina 26

  2. Nell’estate del 2012 si era proposto l’utilizzo della tecnologia Kitegen per produrre energia elettrica a basso costo per l’impianto di produzione dell’alluminio Alcoa in Sardegna. Ci fu un incontro con le istituzioni sarde, e si cerco’ anche di coinvolgere il ministro Passera, ma poi la cosa non ebbe seguito.
    http://kitegen.com/tag/alcoa/
    http://kitegen.com/2012/09/15/contro-il-riscaldamento-climatico-serve-kitegen/
    Vorrei esprimere il mio rammarico per questa occasione mancata, ma sarebbe anche bello conoscere le ragioni della non realizzabilita’della proposta.
    Grazie

  3. Buongiorno Daniela,
    credo i motivi fossero principalmente la mancanza di fondi e la tempistica.
    Passera pensava a qualcuno che potesse risolvere il problema Alcoa in tempi rapidissimi mentre la tecnlogia KiteGen richiedeva tempi piu lunghi (ci vuole il tempo di fare l’impianto, di metterlo a regime, le autorizzazioni Enac etc etc…).
    Inoltre da quanto tempo i governi che si sono succeduti non investono in nuove tecnologie assumendo qualche rischio?

    Paolo
    (piccolo azionista Soter.
    La missione di Soter è quella di sostenere econmicamente il progetto KiteGen.

  4. Il progetto in Saudi Arabia per produrre l’energia necessaria a ricavare etanolo ed urea da 500000 tonnellate/anno di CO2 non procede: “recent publications and satellite data about the high beneficial effects of extra carbon dioxide in atmosphere without evidence of side effects requires to rethink all the topic“; lo scrive scrive M.Ippolito su http://euanmearns.com/high-altitude-wind-power-reviewed/#comment-20954.

    Saluti.

    Ten. Allace

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