Perché l'elettricità batte il gas nella calcinazione dello spodumene

Sachin Pimpalnerkar, Global Product Manager, KanthalIn un nuovo forno di calcinazione per spodumene, riscaldato elettricamente, i prodotti freddi vengono inseriti nella camera da un'estremità e vengono estratti, caldi, dall'altra. In confronto, la quantità di combustibile e aria che entra ed esce da un forno a gas non è solo enorme rispetto al volume del prodotto, ma porta via con sé anche la maggior parte dell'energia utilizzata.

Per rendere visibili i grandi volumi coinvolti, Sachin Pimpalnerkar, Global Product Manager di Kanthal, ha preso carta e matita ed ha calcolato la perdita di energia.

"Questi calcoli matematici ho dovuto farli a mano", scherza, mostrando il retro di una busta piena di formule. "Sono approssimativi. In un periodo di 24 ore, per un forno da 1 MW, si parla di 2.568 Nm3 di gas e 27.760 Nm3 di aria", afferma.

Un enorme divario nell'efficienza termica

Per avere un'idea, immagina che una tipica mongolfiera sia larga 16 metri e alta 25 metri e contenga un volume di circa 2.000 metri cubi. Affinché salga elegantemente, l'aria viene riscaldata a circa 100 gradi Celsius utilizzando circa 130 litri di propano in un'ora.

Prima di essere filtrato e desolforato, la temperatura dei gas di combustione di un forno rotante è di circa 400 gradi Celsius.

Tenendo conto della temperatura molto più alta, potresti lanciare forse 30 mongolfiere al giorno o 11.000 mongolfiere all'anno, utilizzando i gas di combustione di un'unità da 1 MW.

Nonostante tutti i miglioramenti dell'efficienza grazie a decenni di installazioni commerciali, un forno a gas raggiungerà forse il 25% di efficienza termica, portandosi a circa il 60% se vengono impiegati i moderni sistemi di recupero del calore.

"Il punto è proprio questo volume di gas caldo il quale sta a indicare che, nonostante tutti i guadagni di efficienza derivati da decenni di installazioni commerciali, un forno a gas raggiungerà forse il 25% di efficienza termica, salendo a circa il 60% utilizzando i moderni sistemi di recupero del calore", afferma Pimpalnerkar.

Un impianto tipico potrebbe essere di circa 4 MW, o quattro volte la dimensione del nostro esercizio di pensiero. Ciò significa che sta letteralmente pompando fino a 15,26 MWh di energia ogni giorno nelle emissioni di gas combusti, afferma Pimpalnerkar.

Queste cifre sono solo approssimazioni, ma iniziano a dare un'idea dell'inefficienza termica della tecnologia esistente. In confronto, i forni riscaldati elettricamente raggiungono un'efficienza termica vicina al 95%.

Il risparmio energetico non è l'unico guadagno per il proprietario dell'impianto. Un altro vantaggio è un ambiente di lavoro migliore, con rumorosità ridotta e senza emissioni nocive di NOx. E quelle emissioni di NOx che rendono malsano un posto di lavoro possono anche mettere in allerta le autorità di regolamentazione. I regimi di autorizzazione stanno diventando più severi poiché molte città e regioni non riescono a raggiungere i propri obiettivi di riduzione degli NOx. A questo si aggiungono la semplicità e il controllo della temperatura. Siamo abituati a vedere il riscaldamento elettrico come qualcosa che si può semplicemente regolare. Questo processo è meno preciso e molto più elaborato quando si devono convogliare, distribuire e accendere volumi così grandi di gas e aria.

Incentivi per passare all'elettrico

I consumatori e i produttori di impianti richiedono da tempo una catena di approvvigionamento efficiente dal punto di vista energetico e priva di combustibili fossili per le loro auto elettriche, rispettose del clima, e altre applicazioni alimentate a batteria.

L'integrazione futura, in cui le raffinerie cercano di catturare una parte maggiore dei margini di prodotto finale disponibili presso le operazioni a monte o in prossimità di esse, aggiunge un ulteriore incentivo per gli operatori a passare all'elettrico, afferma Pimpalnerkar.

In primo luogo, quando gli operatori di una nuova miniera in Scandinavia, Inghilterra, Stati Uniti, Canada o Australia decidono di integrare la fase di calcinazione, possono evitare che migliaia di tonnellate di concentrati vadano in Cina per la lavorazione finale, afferma.

Quando queste parti del processo di produzione ad alta intensità energetica vengono delocalizzate in questo modo, significa anche che il conseguente consumo di energia industriale viene trasferito in paesiin cui ci sono incentivi per evitare le emissioni di carbonio.

"Un'operazione integrata può sfruttare i sistemi di scambio di emissioni per compensare i costi energetici", afferma Pimpalnerkar.

E con regioni come l'Europa che introducono il cosiddetto "Carbon Border Adjustment Mechanism" sui prodotti importati da paesi esterni al loro sistema di scambio di emissioni, l'integrazione potrebbe in futuro salvaguardare anche la catena di approvvigionamento dall'applicazione di queste tariffe sul carbonio.