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Benefici essenziali
Ambientalmente friendly (relativamente pulito):

Basse emissioni: La combustione del gas naturale produce significativamente meno inquinanti rispetto al carbone e al diesel. Le emissioni di anidride carbonica sono circa il 50 per cento inferiori rispetto al carbone e circa il 30 per cento inferiori rispetto al petrolio. Le emissioni di ossidi di azoto, ossidi di zolfo e particolato sono anch'esse molto più basse rispetto al carbone e al diesel.

Nessun fuliggine/cenere: La combustione produce virtualmente nessuna fuliggine o cenere, riducendo la necessità di smaltire rifiuti solidi.

Costo e disponibilità del carburante:

Economia relativa: In aree dove il gas naturale è abbondante e l'infrastruttura di pipeline è ben sviluppata, il gas naturale è spesso più economico dei carburanti liquidi come il diesel (soprattutto se il gas condotto è disponibile).

Stabilità dell'approvvigionamento (gas condotto): Il gas naturale distribuito tramite pipeline è generalmente più stabile e affidabile del carburante diesel, che richiede trasporti frequenti e magazzino (a patto che la rete di pipeline sia ben costituita).

Prestazioni operative:

Avvio rapido e risposta immediata: I gruppi elettrogeni a gas hanno generalmente un tempo di avvio breve e una risposta al carico rapida, il che li rende ideali per l'energia di riserva o lo spostamento dei picchi di carico.

Funzionamento regolare e basso rumore: il processo di combustione del gas naturale è relativamente regolare, le vibrazioni e il rumore sono generalmente inferiori a quelli dei gruppi elettrogeni diesel della stessa potenza.

Costi di manutenzione più bassi (rispetto a alcuni tipi): Il gas naturale brucia in modo più pulito e produce meno carbonio e contaminazione dei lubrificanti, quindi i candele d'accensione, le fasce pistone, i lubrificanti, ecc. potrebbero avere intervalli di sostituzione relativamente più lunghi e una manutenzione relativamente minore (soprattutto rispetto al petrolio pesante o al carbone).

Efficienza:

Alte efficienze: Gli impianti di generazione alimentati a gas naturale moderni (in particolare i motori a combustione interna a gas e le turbine a gas) hanno alte efficienze per la produzione di energia. I motori a combustione a gas hanno normalmente efficienze intorno al 35-45 per cento, con unità ad alta efficienza che raggiungono il 48 per cento o più. Le turbine a gas hanno un ampio spettro di efficienze, da circa il 30-40 per cento per cicli semplici a più del 60 per cento per cicli combinati.

Alto potenziale per la cogenerazione: I generatori a gas naturale sono particolarmente adatti per la cogenerazione. Con le alte temperature del gas di scarico e dell'acqua delle maniche dei cilindri, e con un'alta efficienza di recupero del calore residuo, possono produrre sia elettricità che calore utile (vapore o acqua calda), aumentando l'efficienza complessiva dell'uso dell'energia al 70%-90%, migliorando in modo significativo l'economia e la protezione ambientale.

Flessibilità del carburante:

Alcune unità sono progettate per essere compatibili con una vasta gamma di carburanti gassosi, come biogas, metano da giacimenti di carbone, gas da discarica, gas associato al petrolio, ecc., il che migliora la flessibilità dell'utilizzo delle risorse.

Principali svantaggi e sfide
Alta dipendenza dalle infrastrutture:

Vincoli del gasdotto: Il limite principale è la necessità di connettersi alla rete di gasdotti per il gas naturale. In aree dove i gasdotti non sono disponibili, l'uso di GNL o GNC può aggiungere un costo e una complessità significativi.

Stoccaggio e trasporto di GNL/GNC: L'uso di GNL o GNC richiede serbatoi criogeni specializzati o cilindri ad alta pressione, nonché le corrispondenti infrastrutture di trasporto e rifornimento, che aumentano i costi iniziali e operativi e possono comportare rischi per la sicurezza (che devono essere regolamentati strettamente).

Costi iniziali di investimento:

Il costo di acquisto del gruppo elettrogeno a gas naturale è generalmente più alto di quello di un gruppo elettrogeno a diesel della stessa potenza. Se è necessario costruire anche un'impianto di connessione al gas naturale (stazione regolatrice, ecc.) o un sistema di stoccaggio e rifornimento di GNL/GNC, l'investimento iniziale sarà ancora più elevato.

Volatilità dei costi del carburante:

Il prezzo del gas naturale è fortemente influenzato dall'offerta e dalla domanda di mercato, dalla geopolitica e da altri fattori, e c'è il rischio di fluttuazioni. Durante i periodi di alti prezzi del gas, il vantaggio di costo operativo potrebbe ridursi o addirittura scomparire.

Leggermente minore efficienza rispetto al diesel (solo ciclo semplice):

In applicazioni di generazione elettrica semplice (non cogenerazione), le moderne unità generatrici a diesel ad alta velocità dello stesso livello tecnologico producono solitamente energia elettrica con leggermente maggiori efficienze rispetto alle unità a combustione interna alimentate a gas naturale (le efficienze dei motori a diesel possono arrivare fino al 40-50 per cento). Tuttavia, le unità a gas naturale offrono significativi vantaggi ambientali e di rumore.

Problemi di fuga di metano:

Anche se pulito quando bruciato, può verificarsi una perdita di metano durante l'estrazione, il trattamento e il trasporto del gas naturale. Il metano è un potente gas serra con un effetto serra a breve termine molto più elevato rispetto al biossido di carbonio. Ridurre le fughe di metano lungo tutta la catena di approvvigionamento è una questione ambientale importante.

Alti requisiti di sicurezza:

Il gas naturale è infiammabile ed esplosivo e richiede requisiti di sicurezza molto rigorosi per la progettazione della sala generatori, la ventilazione, la rilevazione delle perdite di gas, i sistemi di protezione antincendio e le procedure operative.

Principali Scenari di Applicazione
Energia distribuita: Installata vicino agli utenti (ad esempio fabbriche, ospedali, data center, centri commerciali, quartieri), fornisce elettricità e calore (CHP), migliorando l'efficienza energetica e aumentando la affidabilità dell'approvvigionamento energetico.

Cogenrazione (CHP): I generatori a gas naturale sono i principali protagonisti per una CHP efficiente.

Energia di backup: Per luoghi con un'offerta stabile di gas naturale e requisiti per la protezione ambientale e il rumore (ad esempio, ospedali, centri dati, hub di comunicazione, edifici di alta gamma).

Energia di base o a picco: Come energia pulita di base o flessibile a picco nella rete (le turbine a gas sono particolarmente adatte per i picchi di carico).

Utilizzo del gas associato/non convenzionale: Generazione di elettricità da gas naturale o biogas prodotto in loco nei campi petroliferi, nei discariche, nelle stazioni di trattamento delle acque reflue, ecc.

Aree remote (quando è disponibile l'approvvigionamento di gas): Come fonte principale di energia o importante fonte di energia in aree remote dove ci sono campi di gas naturale o dove il gas può essere fornito tramite CNG/LNG.

Riepilogo
Le principali caratteristiche dei generatori a gas naturale sono relativamente pulite e amichevoli con l'ambiente, rumore operativo basso, adatte alla cogenerazione e vantaggiose in termini di costi operativi in aree con fonti di gas stabili. Le loro forze principali risiedono nella loro idoneità ambientale e nel potenziale di efficiente cogenerazione. Tuttavia, dipendono fortemente dall'infrastruttura di distribuzione del gas (soprattutto dalle reti di tubazioni), e il costo del loro utilizzo in assenza di tubazioni può aumentare significativamente. I costi iniziali di investimento sono inoltre generalmente elevati e c'è il rischio di volatilità nei prezzi del gas. La scelta di un generatore a gas naturale richiede una combinazione delle condizioni locali di approvvigionamento di gas, requisiti ambientali, budget di investimento iniziale, costi operativi e la necessità di cogenerazione.

In breve: amichevole con l'ambiente, silenzioso, adatto alla cogenerazione, ma 'dipendente dalla posizione' (dipendente dalle infrastrutture di approvvigionamento di gas).