EN1 - Materie prime utilizzate per peso o volume

Le materie prime utilizzate comprendono solamente materiali non rinnovabili, ovvero quei materiali che non si rigenerano nel breve periodo.
Nella realtà produttiva del Gruppo Enel, i materiali di consumo sono utilizzati principalmente negli impianti termoelettrici e nucleari e nelle perforazioni geotermiche.
I loro impieghi evidenziano una maggiore attenzione ambientale da parte dell’Azienda che li utilizza in vari processi di trattamento.
Tra i principali materiali, e i loro usi più comuni, si segnalano:

• ammoniaca (20.567 t): è utilizzata per regolare il pH dell’acqua del ciclo termico e soprattutto come reagente nel processo di denitrificazione dei fumi;
• calcare (1.097.191 t): è il reagente utilizzato nel processo di desolforazione dei fumi;
• calce (33.374 t): è utilizzata per la sua capacità neutralizzante e/o flocculante, essenzialmente nel trattamento delle acque reflue;
• acido solforico e acido cloridrico (15.111 t) e soda caustica (32.118 t): hanno l’uso più comune nella rigenerazione delle resine a scambio ionico e nei lavaggi di varie apparecchiature, ma sono usati anche nel trattamento delle acque reflue; in campo geotermico, la soda ha anche vari impieghi tra cui l’additivazione dei fanghi usati per la perforazione dei pozzi;

Per i dati relativi ai principali materiali di consumo si rimanda alle tabelle a pag. 183 alla fine di questo capitolo.

Inoltre, nelle attività di produzione elettrica sono utilizzati:

• resine (504 t): vengono utilizzate per produrre, attraverso il meccanismo dello scambio ionico, l’acqua ad alta purezza destinata al ciclo termico degli impianti termoelettrici a vapore;
• idrazina (83,4 t), carboidrazide (296 t) e acqua ossigenata (0,230 t): sono usate nei circuiti acqua e vapore del ciclo termico per ottenere la deossigenazione e la regolazione del pH;
• ossido di magnesio (326 t): viene iniettato nel circuito fumi delle caldaie degli impianti termoelettrici alimentate con combustibile contenente vanadio per evitare la corrosione delle superfici di scambio termico dovuta all’azione indiretta del vanadio stesso;
• ipoclorito di sodio (5.827 t), biossido di cloro (0,514 t), solfato ferroso (272 t), cloruro ferroso (40,1 t) e fosfato trisodico (35,6 t): vengono additivati occasionalmente alle acque di raffreddamento delle centrali termoelettriche a vapore per evitare depositi e incrostazioni o per proteggere dalla corrosione le superfici dei tubi dei condensatori;
• cloruro ferrico (1.239 t) e polielettrolita (120 t): sono utilizzati, per le loro capacità neutralizzanti e/o flocculanti, essenzialmente nel trattamento delle acque reflue;
• bentonite (1.739 t): è un’argilla che costituisce i fanghi usati nella perforazione dei pozzi geotermici;
• barite (471 t): è usata in casi particolari per appesantire i fanghi bentonitici e migliorarne conseguentemente l’efficacia nella perforazione di formazioni rocciose meccanicamente instabili;
• cemento geotermico (4.559 t): è usato per la giunzione delle pareti in acciaio dei nuovi pozzi e per la chiusura mineraria dei pozzi inutilizzati; Infine, dalla generalità degli impianti provengono i materiali di consumo come l’olio lubrificante, l’olio dielettrico, gli antincrostanti, i disincrostanti, i deossidanti, gli antischiuma, i detergenti, gli anticongelanti, l’anidride carbonica e l’idrogeno in bombole ecc. per un totale di 12.519 tonnellate.

I combustibili

Sostanzialmente di origine fossile, i combustibili sono utilizzati, per la quasi totalità, come fonte di energia per la produzione termoelettrica.

• Il consumo di olio combustibile è ripartito in base al tenore di zolfo (AT Z = alto: >2,5%; MTZ = medio: >1,3% e ≤2,5%; BTZ = basso: >0,5% e ≤1,3%; STZ = bassissimo: ≤0,5%).
• Il carbone e la lignite vengono usati in impianti normalmente dotati di desolforatori e di denitrificatori dei fumi.
• Il gasolio, in quanto combustibile di costo elevato, ha impiego eccezionale. È usato nelle centrali con turbine a gas in ciclo semplice non allacciate alla rete del gas naturale (come combustibile di emergenza negli altri impianti con turbine a gas), in quelle con motori diesel (che alimentano alcune isole minori), nell’avviamento degli impianti termoelettrici a vapore, nelle caldaie ausiliarie e nei gruppi elettrogeni di emergenza.
• Il consumo di gas naturale è ripartito, in base al tipo di impiego, in non tecnologicamente obbligato (quando il gas è impiegato in base a una scelta aziendale) e tecnologicamente obbligato (quando il gas è destinato alle turbine a gas in ciclo semplice e combinato nonché di potenziamento, per le quali rappresenta di fatto l’unico combustibile).
•  Il contributo dei combustibili non fossili è costituito da:
  • combustibile da rifiuti (CdR), utilizzato in co-combustione con il carbone;
  • biomassa solida, utilizzata come combustibile principale o anch’essa in co-combustione con il carbone;
  • biodiesel, utilizzato in alcuni turbogas situati nelle isole minori;
  • biogas, utilizzato in alcuni piccoli impianti con motori alternativi situati in Spagna.

Gas naturale e, negli avviamenti, gasolio alimentano le caldaie utilizzate per il riscaldamento – e la fluidificazione, prima del suo trasferimento a destinazione – dell’olio combustibile presente nei serbatoi dei depositi di olio combustibile.
Piccole quantità di gasolio sono, inoltre, impiegate per il funzionamento dei macchinari usati nelle perforazioni geotermiche e dei gruppi elettrogeni installati nella generalità degli impianti.

Il consumo dei singoli combustibili, derivante da quello misurato e certificato nei singoli impianti, viene espresso in unità metriche (migliaia di tonnellate o milioni di metri cubi); per sommare i vari contributi viene, invece, utilizzata la corrispondente potenzialità energetica, espressa in migliaia di tonnellate equivalenti di petrolio (tep).

Il consumo di combustibili fossili su tutto il perimetro Enel è aumentato dai circa 33,1 Mtep del 2008 ai circa 37,4 Mtep del 2009 a causa del consolidamento totale di Endesa (avvenuto nel mese di febbraio 2009) e per la diversa incidenza di OGK-5, estesa per la prima volta all’intero anno.
Il mix di combustibili è caratterizzato da un ampliamento della quota del carbone, da un lieve incremento del gasolio e da una flessione della lignite, del gas naturale e dell’olio combustibile.
Per quanto riguarda il contributo dei prodotti con diverso tenore di zolfo, rispetto al 2008 è rimasto sostanzialmente invariato - e prossimo allo zero – quello dell’olio ad alto tenore di zolfo (0,2%), è diminuito quello dell’olio a medio tenore di zolfo (passato dal 12% al 10%), è aumentato quello dell’olio a basso tenore di zolfo (dal 59% al 68%) e si è ridotto quello dell’olio a bassissimo tenore di zolfo (dal 29% al 22%).

Il fluido geotermico

Sotto forma di vapore con adeguati valori di pressione e temperatura il fluido geotermico costituisce la fonte di energia per la produzione geotermoelettrica.
Quando le caratteristiche termodinamiche del fluido estratto non sono compatibili con la produzione geotermoelettrica stessa, esso può essere comunque utilizzato allo stesso scopo in modo indiretto, ricorrendo a cicli binari (è il caso del Nord America, dove la risorsa geotermica è costituita da una salamoia di moderata salinità e con temperatura compresa tra 135 e 165 °C), o può essere destinato a usi non elettrici, oggi limitati, nel caso Enel, alla fornitura di calore (soprattutto riscaldamento di serre e teleriscaldamento di edifici, ma anche calore di processo nell’industria alimentare). Per fornire calore viene usato anche il fluido disponibile dopo l’espansione nell’unico gruppo geotermoelettrico con turbina a scarico libero.
La producibilità dei campi geotermici è sostenuta in maniera determinante dalla reiniezione, all’interno del serbatoio geotermico, dell’acqua trascinata dal vapore e separata da questo all’uscita dei pozzi, delle condense del vapore espanso nelle turbine, del liquido risultante dal fluido impiegato nel circuito primario dei cicli binari e di quello residuo degli usi non elettrici. La reiniezione, operando nel profondo, non comporta, come del resto l’estrazione, alcun rischio per le falde idriche superficiali che, oltretutto, sono isolate dai pozzi grazie alla presenza di tubazioni di rivestimento, cementate al terreno e tra loro.

La differenza tra fluido complessivamente estratto e liquidi reiniettati è dovuta all’incondensabilità dei gas contenuti nel vapore geotermico, all’evaporazione e al trascinamento delle condense nelle torri di raffreddamento (cause di gran lunga preponderanti) nonché alle inevitabili perdite.
Dal confronto dei risultati del 2009 con quelli del 2008 emerge il notevole aumento del fluido utilizzato, in relazione all’apertura dei nuovi pozzi di Stillwater e Salt Wells (Nevada - USA).

Il combustibile nucleare

Impropriamente chiamato “combustibile”, l’uranio naturale arricchito è la fonte di energia per la produzione nucleotermoelettrica.
L’uranio che si trova in natura è sostanzialmente composto da due isotopi: uranio 238 per circa il 99,3% e uranio 235 per lo 0,7% soltanto (l’uranio 234 rappresenta infatti appena lo 0,056%).
L’arricchimento – abitualmente ottenuto mediante diffusione o centrifugazione di un composto gassoso dell’uranio (l’esafluoruro, UF6) – ha lo scopo di innalzare il tenore di U235 a valori tipicamente compresi nell’intervallo 3-5%. Infatti, è soltanto l’U235 a essere fissile,caratteristica che consente al nucleo di un atomo colpito da un neutrone lento di spezzarsi in due nuclei più piccoli (fissione), liberando energia e altri neutroni (veloci); questi, rallentati dall’azione ‘moderatrice’ svolta, nei reattori ad acqua leggera, dall’acqua (avente anche la funzione di vettore del calore prodotto dalla fissione), vanno a colpire altri nuclei dando luogo a una reazione a catena.
Il combustibile nucleare può generare una quantità di energia superiore di oltre 50.000 volte a quella liberata nella combustione di un’uguale massa di olio combustibile.
La gestione del combustibile nucleare da parte dell’operatore di una centrale nucleotermoelettrica contempla tre fasi:

• approvvigionamento del combustibile fresco;
• trasporto e deposito del combustibile fresco in centrale (a secco nell’edificio reattore o in piscine), preparazione della ricarica, effettuazione della ricarica, prove durante l’avviamento, monitoraggio durante l’esercizio, scarico dal reattore e deposito nelle piscine dei reattori prima del trasferimento nelle piscine del deposito temporaneo;
• definizione del servizio per il trasferimento del combustibile esaurito nelle piscine del deposito temporaneo (ove esistente, tale deposito può essere interno o esterno alla centrale) ovvero al riprocessamento; il trasferimento al deposito temporaneo o al riprocessamento è necessario dopo un certo numero di anni di funzionamento della centrale per non saturare la capacità di deposito delle piscine dei reattori.

La ricarica si rende necessaria allorché il combustibile, dopo alcuni anni di utilizzazione nel reattore, perde di efficienza per la diminuzione del tenore di U235 conseguente alla fissione.
Di fatto, l’operazione avviene con frequenze di 12, 18 o 24 mesi, ma riguarda soltanto una frazione del combustibile. La ricarica è accompagnata dal riposizionamento (“shuffling”) all’interno del reattore della parte del combustibile che non viene scaricata, con l’obiettivo di ottimizzare l’efficienza di utilizzazione del combustibile stesso e quella complessiva dell’impianto. Si osserva che il combustibile esaurito è costituito da prodotti di fissione (rifiuti radioattivi ad alta attività e a lunga vita) solamente nella misura del 3% circa; la restante parte è costituita per il 96% circa da uranio non utilizzato – che, una volta recuperato mediante riprocessamento, potrà essere destinato alla produzione di nuovo combustibile – e per l’1% circa da plutonio (prodotto secondario generato mediante reazioni nucleari e decadimenti radioattivi a partire dall’U238), i cui isotopi Pu239 e Pu241 sono fissili. Anche il plutonio può essere riprocessato, come combustibile MOX (combustibile misto ossidato costituito da UO₂ + PuO₂).
Si tratta di una miscela costituita da combustibile normale più sostanze fissili (plutonio). Il contenuto di plutonio nel MOX si aggira intorno al 7-9% (è miscelato con uranio impoverito) ed equivale a combustibile di ossido di uranio arricchito del 4,5% in U235.