52006SC1723

[pic] | COMMISSIONE DELLE COMUNITÀ EUROPEE |

Bruxelles, 10.1.2007

SEC(2006) 1723

DOCUMENTO DI LAVORO DEI SERVIZI DELLA COMMISSIONE

Comunicazione della Commissione sulla produzione sostenibile di energia elettrica da combustibili fossili:obiettivo emissioni da carbone prossime allo zero dopo il 2020 SINTESI DELLA VALUTAZIONE D’IMPATTO {COM(2006) 843 definitivo}{SEC(2006) 1722}{SEC(2007) 12}

SINTESI

DEFINIZIONE DEL PROBLEMA

I combustibili fossili sono ampiamente utilizzati ma il loro impiego è responsabile delle emissioni di CO2, la causa antropica più significativa del cambiamento climatico globale.

L'obiettivo concordato dalla UE prevede di limitare l'aumento globale della temperatura a un massimo di 2°C al di sopra dei livelli preindustriali con una riduzione globale dei gas serra compresa tra il 15 e il 50% entro il 2050 in rapporto ai valori del 1990.

Il carbone è il combustibile fossile che presenta l'impatto ambientale più negativo. Mentre nel campo degli inquinanti tradizionali (NOx, SOx, particolato) sono stati realizzati sostanziali miglioramenti, l'elevato tenore di carbonio del carbone determina, a seguito della combustione, elevati livelli di biossido di carbonio. Nel 2005 nella UE-27 l'uso del carbone per la produzione di energia elettrica ha determinato il rilascio nell'atmosfera di circa 950 milioni di tonnellate di CO2. Si tratta del 70% delle emissioni totali di CO2 derivanti dalla produzione di energia elettrica e del 24% delle emissioni di CO2 nella UE prendendo in considerazione tutti i settori. Gli ultimi dati disponibili sono ancora più impressionanti: quasi 8 miliardi di tonnellate di CO2 emessi da centrali elettriche a carbone, pari al 76% delle emissioni causate dalla produzione di energia elettrica e a quasi il 30% delle emissioni totali di CO2.

D'altro canto le riserve mondiali di carbone sono distribuite in modo molto più omogeneo rispetto a quelle degli altri combustibili fossili. Il carbone può essere acquistato da un certo numero di paesi di tutti i continenti e su un mercato molto attivo e liquido. Le riserve di carbon fossile garantiscono circa 200 anni di produzione ai ritmi attuali; sempre ai ritmi attuali quelle di lignite dovrebbero durare circa 130 anni. Si tratta di una situazione molto più favorevole rispetto a quella delle riserve di petrolio o gas che, agli attuali ritmi di produzione, dovrebbero essere sufficienti rispettivamente per ancora 40 e 60 anni.

Obiettivi

Una breve analisi dimostra che l'auspicata riduzione delle emissioni di CO2 dovute alla produzione di energia elettrica non può essere conseguita (in modo concorrenziale) migliorando esclusivamente l'efficienza del ciclo di conversione o la cattura e lo stoccaggio di CO2 (CCS). Puntare esclusivamente sull'efficienza può consentire di ottenere riduzioni significative delle emissioni specifiche di CO2 nel periodo iniziale; ciò non consente tuttavia di conseguire un obiettivo zero emissioni e, nel lungo termine, le emissioni totali di CO2 prodotte dalle centrali a carbone potrebbero addirittura aumentare qualora per qualche ragione la percentuale della produzione di energia elettrica da carbone dovesse aumentare significativamente oltre i livelli attuali. La cattura e lo stoccaggio di CO2 possono si consentire di centrare l'obiettivo zero emissioni, ma senza miglioramenti di efficienza la competitività delle centrali elettriche a carbone verrebbe compromessa. E anche se questo aspetto non avesse alcuna conseguenza, una strategia basata esclusivamente sulla cattura e lo stoccaggio di CO2 richiederebbe quantitativi molto più elevati di carbone per ottenere la stessa produzione di elettricità e porterebbe a un più rapido esaurimento delle riserve finite di carbone e, di conseguenza, a ulteriori costi e problemi di sicurezza dell'approvvigionamento.

Una soluzione tecnologica integrata (di seguito tecnologie del "carbone sostenibile") che abbina miglioramenti di efficienza del ciclo di conversione (mediante l'applicazione e l'affinamento delle attuali tecnologie del carbone pulito) a moduli di CCS è di fatto l'unica opzione tecnologica di lungo termine praticabile per conseguire le auspicate riduzioni di CO2 mantenendo al contempo il carbone competitivo.

Una strategia europea in questo ambito dovrebbe porsi come obiettivo di agevolare le condizioni di sviluppo e diffusione delle tecnologie del carbone sostenibile nel minor tempo possibile.

Questo obiettivo di portata generale può essere tradotto nei seguenti aspetti operativi principali:

1. applicazione tempestiva delle migliori tecniche disponibili in tutte le centrali a carbone di nuova costruzione;

2. a partire dal 2010, tutte le centrali di nuova costruzione devono essere "pronte per la cattura", ovvero predisposte per il montaggio successivo di dispositivi di CCS;

3. entro il 2020 dimostrazione su scala commerciale delle tecnologie a zero emissioni per la produzione di energia elettrica a partire dal carbone (in linea con la piattaforma tecnologica per le centrali elettriche a zero emissioni);

4. dopo il 2020 fare del carbone sostenibile l'opzione tecnologica per la produzione di energia elettrica da carbone, consentendo l'eliminazione della produzione di energia elettrica da carbone che non garantisca l'obiettivo zero emissioni;

5. mantenere la UE all'avanguardia nello sviluppo e nell'utilizzo delle tecnologie del carbone sostenibile in quanto leader mondiale nei progetti di trasferimento di tecnologie in tale ambito.

SITUAZIONE NEL CAMPO DELLE TECNOLOGIE DEL CARBONE SOSTENIBILE E SFIDE ANCORA APERTE

Le tecnologie del carbone sostenibile saranno il frutto della combinazione delle tecnologie avanzate del carbone pulito, che garantiscono una combustione estremamente efficiente di tale combustibile fossile, con elementi di CCS.

La combustione del carbone polverizzato (CP) rappresenta attualmente la tecnologia di conversione più frequentemente utilizzata. Tra le tecnologie messe a punto di recente, oltre a versioni migliorate del CP (la cosiddetta combustione ultra super critica – USC) si possono citare la gassificazione integrata a ciclo combinato (IGCC) e la combustione ricca di ossigeno (OC); tali tecnologie permettono di migliorare ulteriormente l'efficienza di conversione, facilitando al compenso l'applicazione delle metodologie per la cattura di CO2 dal processo di combustione.

La ricerca, lo sviluppo e la dimostrazione delle tecnologie USC sono necessari per progredire sulla via dello sviluppo dei materiali, della costruzione dei componenti, delle prove e della dimostrazione in condizioni reali. Le tecnologie IGCC e OC devono essere radicalmente migliorate prima di poter utilizzare gli impianti che le impiegano nella produzione standard di energia elettrica. Soprattutto per gli impianti IGCC è necessaria una tecnologia di gassificazione del carbone più sicura, affidabile e efficiente.

Per quanto riguarda la cattura di CO 2 l'industria ha messo a punto soluzioni tecnologiche che sono già utilizzate in altri settori. Tuttavia, la portata dei processi attualmente in corso è generalmente ridotta se rapportata ai quantitativi di CO2 prodotti in una centrale di grandi dimensioni. Si prevede che in futuro le attività di R&S nonché di ottimizzazione e riprogettazione consentiranno di ridurre fortemente i costi della cattura di CO2.

Per quanto riguarda lo stoccaggio di CO 2 di lungo termine, le soluzioni tecnologiche prevedono l'uso di formazioni geologiche quali le falde freatiche salmastre profonde, i giacimenti di gas o petrolio esauriti e i giacimenti di carbone profondi adatti per migliorare l'estrazione del metano da depositi carboniferi. Altre attività di R&S nel settore serviranno a valutare l'integrità e la sicurezza dello stoccaggio geologico di CO2 e gli aspetti della responsabilità. Da queste attività ci si aspetta che aumenti la fiducia nello stoccaggio geologico di CO2.

L'utilizzo delle tecnologie del carbone sostenibile richiederà lo stoccaggio di grandi quantitativi di CO2. Soltanto in Europa per mantenere la produzione di energia elettrica da carbone ai livelli attuali, con una diffusione del 30% del carbone sostenibile entro il 2030, sarà necessario uno stoccaggio annuo di 300-400 mila tonnellate di CO2. La diffusione al 100% del carbone sostenibile entro il 2050 comporterà lo stoccaggio annuo di circa 900 000 tonnellate di CO2 nel sottosuolo. In Europa le capacità geologiche di stoccaggio conosciute sono già da sole sufficienti per immagazzinare abbastanza CO2 – le sole formazioni acquifere del Mare del Nord sono sufficienti per immagazzinare un volume di CO2 corrispondente a diversi secoli di utilizzo del carbone in Europa, di fatto molto di più della durata attesa delle riserve di tale combustibile.

La redditività commerciale delle tecnologie del carbone sostenibile dovrà essere dimostrata mediante una serie di progetti di dimostrazione su scala industriale che saranno realizzati sulla base di soluzioni tecnologiche comprendenti cicli di conversione con le tecnologie avanzate e altamente efficienti del carbone pulito con cattura di CO2 prima o dopo la combustione e successivo stoccaggio geologico. Per fornire risultati affidabili e accumulare un numero sufficiente di dati, i progetti in questione dovranno avere una durata di almeno cinque anni. La portata dei singoli progetti di dimostrazione potrà variare ma per poter essere, come previsto, di scala industriale, le capacità installate dovranno essere comprese tra 250 e 500 MWe. Attualmente si stima che 10-12 progetti di questo tipo potrebbero essere avviati in Europa nei prossimi anni per essere operativi entro il 2015. Ciò permetterà di valutare entro il 2020 la fattibilità commerciale del progetto "carbone sostenibile". Il costo di ciascun impianto utilizzando le tecnologie CP attualmente disponibili (e applicando le BAT) con cattura e stoccaggio di CO2 postcombustione (ipotizzando che il CO2 sia immagazzinato a una distanza non superiore a 350 km dal luogo di produzione) è stimato in 1,7 milioni di euro/ MWe. In caso di utilizzo di tecnologie IGCC con cattura e stoccaggio di CO2 precombustione i costi dovrebbero essere di poco inferiori a 1,5 milioni di euro/ MWe. Ci si aspetta che i costi diminuiscano gradualmente, di pari passo con il maturare della tecnologia.

Precondizioni di tipo regolamentare/legale e politico/sociale per il carbone sostenibile

L'attuale quadro normativo non garantisce incentivi sufficienti per gli investimenti in tecnologie che permettono di ridurre in modo radicale le emissioni di CO2. L'attuale legislazione in materia di ambiente risale a prima della scoperta delle tecnologie per la cattura e lo stoccaggio di CO2 e rischia di creare ostacoli non intenzionali e ingiustificati. Per rimuovere gli ostacoli all'uso delle tecnologie per la cattura e lo stoccaggio di CO2 potrebbe essere necessario chiarire i regimi di pianificazione, quelli per lo smaltimento dei rifiuti gassosi e per i rilevamenti geologici. Questi aspetti sono attualmente oggetto di uno studio della Commissione europea nell'ambito del programma europeo sul cambiamento climatico.

Anche l'assenza di una catena di valore del CO2 e di una infrastruttura di supporto costituisce attualmente un ulteriore ostacolo per il carbone sostenibile. Il quadro ETS (lo scambio di quote di emissioni dei gas serra) potrebbe garantire le condizioni per fare emergere tale catena di valore, ma esso esclude attualmente dal sistema di scambio il CO2 ottenuto mediante cattura e stoccaggio. Un contesto normativo che fornisca garanzie per l'esistenza a lungo termine di una catena di valore del CO2 favorirebbe la creazione dell'infrastruttura necessaria (condotte, ecc.)

EFFETTI PROBABILI DEL PASSAGGIO AL CARBONE SOSTENIBILE

Costi della produzione dell'energia elettrica

La relazione speciale sul Progetto internazionale sul cambiamento climatico (IPCC) dell'ONU ("International Project on Climate Change") presenta stime di costo molto diverse per la cattura di CO2 dalla produzione di energia elettrica: esse variano infatti tra 15 e 75 USD (ovvero tra 12 e 60 EUR) per tonnellata di CO2. Anche le stime dei costi di trasporto e stoccaggio di CO2 variano notevolmente, essendo comprese tra poco più di 1 euro e 13 euro. Secondo alcune stime questi dati, se analizzati alla luce della produzione di energia elettrica sulla base delle tecnologie attuali , si tradurrebbero in aumenti di costo dell'elettricità prodotta dal carbone con CCS compresi tra il 33 e il 57%, rapportati a quelli dell'energia prodotta senza utilizzo di tale metodologia. Tuttavia, poiché le stime sugli aumenti di costo sono state realizzate a partire da modelli sviluppati nelle nuove centrali sulla base della tecnologia attuale, esse non tengono conto degli sviluppi tecnologici previsti per i prossimi anni. Miglioramenti dell'efficienza energetica delle future centrali e riduzione dei costi di cattura del CO2 sono altamente probabili e porteranno a una marcata riduzione dei costi di cattura e stoccaggio di CO2. La cattura e lo stoccaggio di CO2 potranno garantire inoltre benefici complementari (ad esempio l'uso dei flussi di CO2 per migliorare il recupero del petrolio), riducendo ulteriormente i costi netti del processo di CCS.

I modelli e gli studi disponibili, che hanno preso in esame la produzione di energia elettrica con cattura e stoccaggio di CO2 nel lungo termine, indicano che entro il 2020, o nel periodo immediatamente successivo, i costi dell'energia elettrica prodotta potrebbero essere superiori soltanto del 10%, se non pari, ai livelli attuali. Si prevede che gli ulteriori progressi tecnologici nei processi di conversione del carbone e di cattura di CO2 e la maggiore diffusione delle operazioni di trasporto e stoccaggio consentiranno di diminuire nel medio termine i costi totali per la cattura e lo stoccaggio di CO 2 a 20 euro per tonnellata.

Simulazioni effettuate dalla Commissione in cooperazione con l'università tecnica nazionale di Atene sulla base del modello PRIMES indicano una riduzione dei costi dell'energia elettrica a 6 centesimi di euro per kWh nel caso di alcune combinazioni, realisticamente possibili, delle variabili sottostanti. Ad esempio, il costo dell'energia elettrica prodotta nelle centrali IGCC con cattura e stoccaggio di CO2, ipotizzando prezzi delle quote di emissioni di CO2 di 40 euro per tonnellata di CO2 e prezzi relativi di carbone e gas quali si registrano oggi, è stato calcolato in 6,22 centesimi di euro per kWh nel 2025 e in 6,144 centesimi di euro per kWh nel 2030 (a prezzi del 2006). Si tratta di costi comparabili a quelli attuali della produzione di energia elettrica a partire da carbone senza recupero e stoccaggio di CO2 (compresi tra 3.5 e 6 centesimi di euro per kWh), come pure agli attuali prezzi all’ingrosso dell'elettricità.

Impatto ambientale

Le principali e positive implicazioni ambientali della cattura e stoccaggio di CO2 sono la riduzione significativa (del 90% circa) delle emissioni di CO2 delle centrali a carbone. Soltanto in Europa mantenere la produzione di energia elettrica da carbone ai livelli attuali, con una penetrazione del 30% della cattura e stoccaggio di CO2 nel 2030, consentirà di ridurre le emissioni annue di CO2 di 300-400 milioni di tonnellate.

Alcune conseguenze derivanti attualmente dall'uso del carbone potrebbero essere esacerbate se le tecnologie di CCS implicassero un utilizzo maggiore di carbone. Si tratta però di effetti sull'ambiente noti e soggetti al controllo della legislazione ambientale esistente.

Il principale e nuovo impatto negativo della cattura e dello stoccaggio del biossido di carbonio è costituito dal possibile rilascio di CO2 dal sito di stoccaggio, con possibili ripercussioni a livello locale e globale. Tuttavia la relazione speciale sull'IPCC ha stimato che i quantitativi di CO2 mantenuti all'interno di serbatoi geologici opportunamente selezionati e gestiti saranno con ogni probabilità superiori al 99% in un arco di 100 anni e probabilmente superiori al 99% in un arco di 1000 anni.

Inoltre l'impiego delle tecnologie di CCS può avere un impatto positivo sull'inquinamento atmosferico, in particolare per quanto riguarda le emissioni di biossido di zolfo (SO2) e di ossidi di azoto (NOx). Si tratta di sostanze inquinanti che contribuiscono in misura notevole all'acidificazione, all'eutrofizzazione, all'ozono troposferico e al particolato. La cattura e lo stoccaggio di CO2 in combinazione con il carbone polverizzato potrebbero determinare un aumento delle emissioni di NOx (comunque entro i limiti fissati dalla direttiva sui grandi impianti di combustione) e una riduzione delle emissioni di SO2 del 95% circa. Applicando altre tecnologie che rientrano nel progetto del carbone sostenibile, quali l'IGCC in combinazione con la cattura e lo stoccaggio di CO2, le emissioni di NOx potrebbero essere ridotte di circa l'80%; l'impatto sulle emissioni di SO2 potrebbe risultare più o meno neutro. In definitiva tali riduzioni potrebbero portare a un sensibile miglioramento della qualità dell'aria e apportare benefici netti tangibili per la salute, con conseguente riduzione dei costi della sanità, oltre a un impatto positivo sugli ecosistemi. I benefici in termini di qualità dell'aria ottenibili utilizzando carbone polverizzato in combinazione con le tecnologie di CCS corrisponderebbero a una percentuale compresa tra il 6% e il 18% dei costi di cattura del carbonio nella UE. I benefici realizzabili grazie all'utilizzo combinato di impianti IGCC e CCS potrebbero essere compresi tra il 26% e il 70% dei costi.

OPZIONI STRATEGICHE PER IL PASSAGGIO AL CARBONE SOSTENIBILE

Nella valutazione di impatto sono state analizzate e quantificate tre opzioni strategiche di sostegno alla dimostrazione e applicazione delle tecnologie del carbone sostenibile.

Opzione 0: Status quo

Le tecnologie del carbone sostenibile non beneficiano di un maggiore sostegno di R&S. Non viene definito un adeguato quadro giuridico per la cattura e lo stoccaggio di CO2 al di fuori del sistema di scambio delle quote di emissione (ETS).

Opzione 1: Eliminazione degli ostacoli all'impiego delle tecnologie del carbone sostenibile

Vengono rimossi gli ostacoli di tipo tecnologico e normativo. Viene aumentato il sostegno di R&S e viene istituito un quadro normativo adeguato per la cattura e lo stoccaggio di CO2. Una volta effettuata la dimostrazione tecnica delle tecnologie del carbone sostenibile e ridotti i costi delle stesse, la loro penetrazione nel settore della produzione di energia elettrica è lasciata alle dinamiche di mercato (vengono forniti incentivi mediante un prezzo delle emissioni di CO2 stabilito sul mercato delle quote).

Opzione 2: Incentivi per la dimostrazione e la diffusione delle tecnologie del carbone sostenibile

Oltre alle misure già illustrate nell'opzione 1, l'opzione 2 presuppone la concessione di ulteriori incentivi per realizzare in primo luogo la dimostrazione commerciale e successivamente (una volta stabilita la fattibilità commerciale) la diffusa penetrazione delle tecnologie del carbone sostenibile. Gli incentivi in parola potrebbero essere concessi al momento opportuno, in particolare se le indicazioni del mercato o l'impegno degli operatori dovessero essere considerati insufficienti o se vi fosse il rischio di non conseguire gli obiettivi concordati di riduzione del CO2.

Le analisi hanno fornito i seguenti risultati/conclusioni:

L'opzione 0 non è adeguata se si vogliono cogliere i doppi benefici della sicurezza dell'approvvigionamento energetico e della sostenibilità ambientale realizzando sinergie con gli obiettivi di Lisbona.

L'opzione strategica 1 potrebbe garantire il raggiungimento degli obiettivi auspicati. Essa tuttavia lascia la diffusione delle tecnologie del carbone sostenibile all'attuale contesto del mercato. Tale diffusione dipenderà infatti dai prezzi comparativi dei combustibili concorrenti e dal prezzo delle autorizzazioni a emettere CO2 nell'ambito del sistema delle quote di emissione. Se i produttori di energia non si sentono sicuri che il sistema UE delle quote di emissione garantirà prezzi sufficientemente elevati per i permessi di emissione di CO2 (20-40 euro per tonnellata di CO2), gli investimenti nelle tecnologie del carbone sostenibile potrebbero non essere realizzati su grande scala.

L'opzione strategica 2 riduce i rischi insiti nell'opzione 1 in quanto prevede un meccanismo per favorire gli investimenti nelle tecnologie del carbone sostenibile anche nelle situazioni in cui i prezzi nell'ambito del sistema UE delle quote di emissione di CO2 non siano sufficienti a compensare i costi di cattura e stoccaggio di CO2.

I rappresentanti dell'industria del carbone e dell'energia elettrica hanno indicato nel corso delle consultazioni che i tassi di penetrazione dovrebbero essere determinati dai mercati dell'energia elettrica, dei combustibili e del CO2. Le ONG attive nel settore ambientale hanno auspicato nel corso delle consultazioni l'adozione di misure normative. Se ne dovrebbe pertanto dedurre che l'impiego delle tecnologie in parola vada subordinato a un'efficace giustificazione della loro necessità.

Conclusioni della valutazione di impatto

La disponibilità e l'utilizzo di tecnologie sostenibili, sicure e competitive per la produzione di energia elettrica a partire dal carbone dipendono sia dal miglioramento dell'efficienza energetica nel settore delle centrali elettriche a carbone sia da un rapido impiego dei sistemi di cattura e immagazzinamento di CO2. I cambiamenti strategici dovrebbero consentire di affrontare queste due sfide tecnologiche.

L'eliminazione degli ostacoli esistenti all'impiego delle tecnologie del carbone sostenibile costituisce un cambiamento strategico limitato, e politicamente utile, che ha le potenzialità per conseguire gli obiettivi previsti. A tal fine, tuttavia, è necessario che il prezzo delle autorizzazioni a emettere CO2 nell'ambito del sistema UE delle quote di emissione si mantenga stabile e elevato (in rapporto ai livelli attuali) per consentire un tasso di impiego delle tecnologie di CCS tale da consentire il raggiungimento degli obiettivi.

Se i miglioramenti della normativa e gli incentivi di mercato dovessero rivelarsi insufficienti per stimolare l'impegno alla dimostrazione e, successivamente, al diffuso utilizzo delle tecnologie del carbone sostenibile, sarebbero necessarie misure maggiormente proattive per garantire il conseguimento degli obiettivi della UE. Queste ultime misure dovrebbero essere sottoposte a un'ulteriore valutazione di impatto così da garantire una selezione e combinazione ottimali delle stesse.