Abstract
L’energia geotermica è generata attraverso il calore della Terra. I pozzi geotermici sono testati regolarmente per valutare la pressione e la portata e per misurare la temperatura sottoterra. Siamo alla ricerca di un sistema in grado di eliminare o almeno ridurre il più possibile l’impatto olfattivo provocato dai test nei pozzi geotermici atmosferici, con un’attenzione particolare sia all’attenuazione del problema dei cattivi odori nelle zone prossime ai pozzi sia al controllo dei livelli di acido solfidrico nei siti di operazione dei pozzi.
PANORAMICA
Enel Green Power esegue trivellazioni e attività operative nei pozzi geotermici che si trovano in Italia (principalmente in Toscana), negli Stati Uniti (in Nevada) e in Cile.
In accordo con la normativa e le leggi italiane, sono rilasciate emissioni gassose nell’atmosfera durante la fase di test nei pozzi, realizzata dopo la conclusione delle attività di trivellazione, allo scopo sia di valutare la capacità produttiva sia di determinare le caratteristiche fisico-chimiche del fluido. A seconda delle caratteristiche del fluido geotermico, le zone prossime al pozzo possono risentire dei cattivi odori legati alla presenza di acido solfidrico, naturalmente presente nel fluido geotermico, e di altri composti organici volatili (VOC, volatile organic compounds).
Descrizione
SCENARIO
Durante le attività di test nei pozzi si presentano due problemi principali:
a) Rilascio nell’atmosfera di acido solfidrico intorno alla testa pozzo durante la prima fase di attività (circa 30 minuti di durata media). In questa fase è importante mantenere il livello di concentrazione nell’aria che consenta al personale tecnico di continuare a svolgere le normali operazioni.
b) Rilascio nell’atmosfera di acido solfidrico e VOC durante i test nel pozzo (2-10 giorni di durata media).
Le attività di test nei pozzi iniziano con l’apertura della valvola della testa di pozzo che provoca il rilascio nell’atmosfera sia di gas non condensabile sia dei liquidi accumulati nella parte superiore del pozzo, per esempio gas non condensabile, acqua e residui di olii di lubrificazione ecologici; la durata di questa fase dipende dalle caratteristiche del pozzo e può variare da pochi secondi ad alcuni minuti.
Una volta che i gas e i liquidi presenti nella parte superiore del pozzo sono completamente fuoriusciti attraverso la valvola della testa di pozzo, il fluido geotermico che proviene dal giacimento, composto da vapore acqueo e gas non condensabile, raggiunge la testa pozzo.
Gli impianti di test (si veda l’immagine sotto) si compongono di due linee in configurazione parallela, utilizzate in sequenza: la linea del separatore a ciclone e la linea del silenziatore. Quando l’operatore chiude la valvola della testa pozzo e apre le valvole della linea del separatore a ciclone, il fluido geotermico, ancora caratterizzato da un’elevata percentuale di frazione liquida, inizia a scorrere nell’impianto. In questa linea sono installate due apparecchiature: una valvola di regolazione a controllo remoto e il tubo di James. La valvola di regolazione porta la pressione a scendere al di sotto di un valore assoluto medio di circa 6 bar, mentre il tubo di James consente di misurare la portata del fluido. Il fluido che esce dal tubo di James passa attraverso un separatore a ciclone che rilascia la frazione gassosa nell’atmosfera e conduce la frazione liquida in un deposito. Il contenuto liquido scema gradualmente durante il test; quando è possibile ritenerlo trascurabile, l’operatore esegue il cambio di linea: la linea del separatore a ciclone viene chiusa, mentre viene progressivamente aperta la linea del silenziatore. Alla pari della linea del separatore a ciclone, anche la linea del silenziatore è dotata di una valvola di regolazione della pressione. Attualmente, la durata dei test nei pozzi varia dai due ai dieci giorni. Durante i test viene monitorata la qualità dell’aria attraverso stazioni fisse e mobili in grado di misurare la concentrazione di acido solfidrico nell’aria, con l’obiettivo di verificare il rispetto dei limiti indicati dall’OMS (Organizzazione mondiale della sanità).
CONTESTO
Test preliminari sono stati precedentemente realizzati da Enel per l’iniezione nel pozzo di perossido di idrogeno attraverso il coiled tubing. Anche se i test portavano a un’efficace diminuzione dell’acido solfidrico, la soluzione non è stata adottata in pianta stabile sia per via di una notevole complessità dell’impianto sia per le elevate risorse necessarie per commercializzare questo procedimento. Inoltre, in alcuni casi è utilizzato un compressore prima dell’inizio dei test per convogliare i gas accumulati nella parte superiore del pozzo all’interno delle fratture del giacimento; in questo modo, quando si apre la valvola della testa pozzo, nella fase iniziale la fuoriuscita di gas viene significativamente ridotta.
Un’analisi di ricerca commerciale preliminare condotta a inizio 2022 non è riuscita a individuare soluzioni tecniche adeguate alle applicazioni proposte. È stato tuttavia riconosciuto che gli scavenger granulari a secco, le combinazioni di ossidi di ferro e/o ossidi di metalli misti o un vettore inerte inorganico possono configurarsi come componenti adatti per una soluzione realizzabile. Alcuni metodi accettabili possono separare l’acido solfidrico dal vapore acqueo o trattare l’intero fluido.
LA CHALLENGE
Individuare e testare una soluzione in grado di eliminare o almeno ridurre il più possibile l’impatto olfattivo provocato dai test nei pozzi geotermici, con particolare riferimento all’acido solfidrico e altri VOC. La soluzione deve poter essere applicabile a pozzi con caratteristiche diverse in termini di portata del fluido, temperatura, pressione, contenuto gassoso e composizione chimica. È preferibile che il metodo proposto non preveda trattamenti all’interno del pozzo. La soluzione deve infine essere trasportabile in diversi siti di test.
REQUISITI DELLA SOLUZIONE
Le soluzioni dovrebbero rispettare i seguenti requisiti.
Le soluzioni proposte devono:
- avere un livello di maturità tecnologica (TRL, Technology Readiness Level) ≥7
- essere conformi agli standard di sicurezza europei, in particolare per quanto riguarda i recipienti in pressione e le tubazioni;
- essere trasportabili con autocarri;
- ridurre di almeno il 90% l’acido solfidrico e le altre emissioni olfattive gassose rilasciate nell’atmosfera;
- trattare il fluido durante tutte le fasi dei test descritte in precedenza (fuoriuscita di gas dalla valvola della testa pozzo, passaggio prima nella linea del separatore a ciclone e poi nella linea del silenziatore);
- essere adatte a pozzi il cui fluido presenta le seguenti caratteristiche:
- pressione tra 1-40 bar (i valori si riferiscono al fluido nella testa pozzo a monte della valvola di regolazione);
- temperatura tra 100-300°C;
- composizione chimica tipica come segue (per volume): acqua 88-98%, gas non condensabile 2-12%; il gas non condensabile ha la seguente composizione tipica (per volume): anidride carbonica 87-97%; metano 0,4-4%; idrogeno 0,3-6%; acido solfidrico 0,4-4,5%; azoto 0,5-4,5%;
- presenza di composti organici volatili (VOC, volatile organic compounds);
- condensato, come possibile esempio rappresentativo, con una composizione chimica tipica come segue:
|
pH |
5,5 – 7,6 |
|
T.D.S. (salinità) |
50 – 700 ppm |
|
NH4+ |
34 – 210 ppm |
|
H3BO3 |
50 – 650 ppm |
|
SO4 |
Tracce – 19 ppm |
|
Cl- |
Tracce – 35 ppm |
|
Ca++ |
Assente – 5 ppm |
|
Mg++ |
Assente – 4,5 ppm |
| H2S | 10 – 500 ppm |
- portata: 10-100 t/h (50 t/h considerato il valore medio statisticamente rappresentativo).
- non avere bisogno che i recipienti in pressione immagazzinino sottoprodotti;
- lavorare sul fluido a valle delle valvole di regolazione della pressione descritte in precedenza;
- ridurre di almeno il 98% l’acido solfidrico e le altre emissioni olfattive gassose rilasciate nell’atmosfera.
REQUISITI DEL PROGETTO
Le soluzioni proposte dovrebbero includere quanto segue:
- Una spiegazione della soluzione proposta e di come rispetta i requisiti specifici, insieme a motivazioni dettagliate e dati pertinenti
- Schemi che illustrano gli aspetti importanti del progetto
- Una valutazione dei costi e una strategia di adozione per i campi geotermici in Italia
- Riferimenti di applicazione dei processi e delle tecnologie proposti con speciale riguardo per gli impianti industriali
La proposta non dovrà includere nessuna informazione identificativa personale (nome, username, azienda, indirizzo, numero di telefono, email, sito internet personale, curriculum, ecc.) e nessuna informazione che i partecipanti considerino una loro proprietà intellettuale che non intendono condividere.
SDG
Questa challenge contribuisce al raggiungimento dei seguenti Obiettivi di sviluppo sostenibile (SDG, Sustainable Development Goals) per trasformare il nostro mondo:
- SDG 11: Città e comunità sostenibili
- SDG 13: Lotta contro il cambiamento climatici
- SDG 17: Partnership per gli obiettivi.
Regole della Challenge
Tutti i partecipanti sono invitati a leggere attentamente la challenge e il Regolamento di questa challenge (consultare la sezione Allegati qui sotto) prima di inviare una soluzione.
Inviando una soluzione, si accettano automaticamente il Regolamento allegato e i Termini di utilizzo di questa piattaforma.
I partecipanti devono descrivere la soluzione in inglese in maniera chiara. Se necessario, è possibile allegare documenti (massimo 5 file, 25 MB dimensione totale).
Termine
Le soluzioni proposte per questa challenge devono pervenire entro le 23:59 (CET) del 15 gennaio 2023.
Le proposte ricevute oltre tale termine non saranno prese in considerazione.
Ammissibilità
Fatta eccezione per le persone coinvolte nell’organizzazione e nella gestione della CHALLENGE OPEN INNOVABILITY®, così come per i/le loro coniugi, partner o parenti fino al quarto grado, secondo quanto stabilito dalla legge italiana, le proposte potranno essere inviate da tutti i dipendenti che lavorano presso i soggetti giuridici che appartengono al perimetro globale di Enel Green Power.
Challenge, premio, diritti di proprietà intellettuale
Questa è una challenge teorica e richiede solamente l’invio di una proposta scritta. L’assegnazione del premio della challenge dipenderà dalla valutazione teorica da parte di Enel della soluzione presentata.
Per ricevere un premio, i partecipanti non dovranno trasferire a Enel i diritti esclusivi di proprietà intellettuale, ma dovranno garantire a Enel una licenza non esclusiva per realizzare e utilizzare le loro soluzioni.
Fatto salvo l'articolo 5.5 dei Termini di utilizzo, l'obbligo di concedere i diritti di proprietà intellettuale stabiliti in questo articolo non si applica se la soluzione vincitrice è proposta da un dipendente di una società Enel, a meno che il dipendente sia il proprietario della soluzione secondo la legge nazionale pertinente.
Il regolamento specifico si può trovare nel CSA allegato in fondo a questa pagina.
Regolamento
Olfactory impact minimization of atmospheric geothermal well testing Regulation
Che cosa accade dopo?
Enel valuterà le soluzioni presentate sulla base dei seguenti criteri:
- Fattibilità scientifica e tecnica complessiva della soluzione proposta;
- Potenziale economico (per esempio costo totale di proprietà);
- Potenziale commerciale per Enel;
- Novità e creatività;
- Potenziale di brevettabilità (ossia che la tecnologia sia nuova o tutelabile);
- Capacità ed esperienza dell’utente;
- Realismo della soluzione proposta;
- Livello di maturità della proposta.
Quando una o più soluzioni adatte saranno state selezionate, Enel si riserva la possibilità di iniziare una collaborazione che comprenda, a titolo di esempio, le seguenti attività, tutte o solo in parte:
- Esecuzione del test;
- Produzione di prototipi (se si tratta di macchinari);
- Installazione e collaudo in sito;
- Follow up e monitoraggio dell’applicazione dell’idea proposta.
I partecipanti riceveranno un feedback al termine della valutazione.
In caso di successo, un rappresentante di Enel si metterà in contatto con i vincitori per discutere i passi successivi.
Il premio finale per questa challenge è subordinato al positivo completamento del processo di verifica, che include l’accettazione del Challenge-Specific Agreement (CSA) che costituisce il regolamento per questa challenge.
Il processo di verifica prevede che il partecipante invii: affidavit firmato (in base al CSA), esonero di responsabilità del committente (se applicabile), conferma di identità e questionario di analisi della controparte (CAQ, Counterparty Analysis Questionnaire).
RIGUARDO A WAZOKU CROWD
Wazoku Crowd collabora con Enel nell’organizzazione di questa Challenge.
Immagina un mondo in cui qualunque tuo problema possa essere analizzato da milioni di occhi attenti e preparati: Wazoku Crowd lo rende possibile. Con un’esperienza ventennale nel campo del crowdsourcing, Wazoku Crowd è il principale punto di riferimento per le soluzioni open talent e di innovazioni esterne. Imprese commerciali, organizzazioni governative e umanitarie collaborano con Wazoku Crowd per risolvere problemi che possono avere un grande impatto sull'umanità, in aree che vanno dall'ambiente ai progressi medici.