Introduzione
Raddrizzatori
Le condizioni d’esercizio
Diagramma di flusso
Alternatore
Domande e risposte
Esci
Start
Introduzione
Il problema dello smaltimento dei rifiuti in Italia si è notevolmente aggravato nell'ultimo decennio a
causa dell'aumento della quantità di rifiuti prodotti da parte di ogni singolo cittadino, in
considerazione anche dell'avvento di prodotti monouso e del maggiore utilizzo di imballaggi.
Nonostante i rifiuti siano fonti disponibili e rinnovabili da cui recuperare energia e materiali, la
maggior parte di essi (oltre il 70%) continua ad essere conferita in discarica, rinunciando così alla
possibilità di sfruttare le potenzialità energetiche e di materiali dei rifiuti, mentre risulta ancora
scarsa la frazione destinata all'incenerimento (8%), al riciclaggio o altre tecniche di trattamento
(13.5 % circa).
Il quadro italiano così descritto è in netta contrapposizione con la situazione esistente nella
maggioranza degli altri paesi europei, dove i rifiuti sono considerati già da tempo una risorsa
energetica importante, come possibile alternativa ai combustibili fossili, e dove la
termovalorizzazione è una tecnica ormai diffusa con cui trattare gran parte (dal 35 al 75 %) dei
rifiuti solidi urbani ed assimilabili prodotti.
L'incenerimento permette una notevole riduzione dei materiali da conferire in discarica: i residui
solidi sono il 32.9 % in peso rispetto alla quantità di rifiuto entrante e circa il 10 % in volume.
L'incenerimento risulta perciò una soluzione molto efficace per lo smaltimento dei rifiuti solidi e,
attraverso l'utilizzo di opportune tecniche di abbattimento degli inquinanti negli effluenti prima della
loro immissione nell'ambiente esterno, è possibile contenere l'impatto ambientale ben al di sotto dei
limiti imposti dalla attuale normativa vigente.
Esci
Introduzione rifiuti
La preselezione del rifiuto a monte dell'incenerimento deve essere valutata da un punto di vista di
bilancio economico complessivo, infatti più cresce l'efficienza di separazione, più il rifiuto si avvicina
alle caratteristiche di un vero combustibile.
Il sistema futuro di gestione dei rifiuti prevede, nell'ambito della fase di raccolta, sia sistemi di
raccolta differenziata che sistemi di selezione automatica del rifiuto indifferenziato. Le tecniche di
riciclaggio vengono applicate alla frazione di rifiuti recuperata con la raccolta differenziata.
Per le varie frazioni separabili attraverso procedure automatizzate sono previsti:
- trattamenti di stabilizzazione della frazione prevalentemente organica (dal 30 al 40 % sul tal
quale);
- trattamenti per la produzione di combustibile da rifiuti (RDF) per la frazione ad elevato potere
calorifico (dal 20 al 30%) da destinare all'incenerimento;
- recupero per materiali quali ferro etc. (5 - 10 %);
- conferimento in discarica per una frazione secca pari al 15 - 20 % del rifiuto tal quale.
I residui non riciclabili derivanti dalla raccolta differenziata sono destinati all'incenerimento, alla
discarica o al compostaggio, a seconda delle caratteristiche chimico - fisiche di ogni classe
merceologica (potere calorifico, contenuto organico, etc.)
Esci
Condizioni d’uso
Esci
Il sistema di depurazione dei fumi ha lo scopo fondamentale di contenere l’impatto ambientale
dell’impianto, garantendo emissioni inquinanti compatibili con le prescrizioni normative. I principali
inquinanti dei processi di combustione sono gli ossidi di azoto, le polveri, i gas acidi, i metalli e i
microinquinanti organici. La denitrificazione dei fumi è ottenuta nella camera di post combustione mediante
l’additivazione di una miscela di urea, acqua e aria, a temperature comprese fra 850-1000°C, secondo un
processo noto come riduzione termica non catalitica (SNCR), che comporta la trasformazione degli ossidi di
azoto in azoto gassoso, acqua e anidride carbonica. Il processo a semisecco riduce notevolmente le
emissioni di polveri e costituisce il primo stadio per il controllo delle emissioni di gas acidi. Il reattore di
assorbimento, posto a valle del generatore di vapore, provvede alla additivazione della sospensione di calce
e carbone attivo necessaria al condizionamento dei fumi, alla neutralizzazione dei gas acidi e alla rimozione
per adsorbimento sulle particelle di carbone attivo dei microinquinanti organici (idrocarburi ciclici aromatici,
clorobifenili, diossine e furani) e inorganici (mercurio, cadmio, zinco).
Schematizzazione elementare del processo
Esci
Funzionamento di un termovalorizzatore può essere suddiviso in sette fasi fondamentali:
1.Arrivo dei rifiuti
2.Combustione
3.Produzione del vapore (dal vapore all’energia elettrica)
4.Produzione di energia elettrica (tramite una turbina collegata ad un alternatore)
5.Estrazione delle scorie
6.Trattamento dei fumi
Per una spiegazione più approfondita
7.Smaltimento ceneri
Principi di funzionamento
Esci
Il funzionamento di un termovalorizzatore può essere suddiviso in sette fasi fondamentali, si ha inizio
con l’arrivo dei rifiuti provenienti dagli impianti di selezione questi poi sono conservati in un'area
dell’impianto dotato di sistema di aspirazione, per evitare il disperdersi di cattivi odori, con l’aiuto di
una gru i materiali vengono depositati nel forno. La seconda fase è la combustione il forno è dotato di
una griglia mobile per permettere il continuo movimento dei rifiuti durante il trattamento con questa
passiamo alla terza fase in cui avviene la Produzione del vapore poichè la forte emissione di calore
prodotta dalla combustione dei rifiuti porta ad ebollizione l'acqua contenuta in un'apposita caldaia. Il
vapore generato mette in movimento una turbina che, accoppiata ad un’alternatore, trasforma
l'energia termica in energia elettrica .Dopo la quarta fase passiamo alle fasi successive competenti ai
rifiuti infatti con la quinta fase si ha l’estrazione delle scorie ovvero i componenti dei rifiuti che
resistono alla combustione (circa il 10% del volume totale ed il 30% in peso, rispetto al rifiuto in
ingresso) che poi vengono raccolte in una vasca piena d'acqua posta a valle dell'ultima griglia. Le
scorie, raffreddate in questo modo, sono quindi estratte e smaltite in discarica. Per il trattamento dei
fumi quest’ ultimi vengono passati in un sistema multi-stadio di filtraggio, per l'abbattimento del
contenuto di agenti inquinanti sia chimici che solidi rilasciandoli in atmosfera. L’ultima fase riassuntiva
prevede lo smaltimento delle ceneri residue della combustione (circa il 30% in peso ed il 10% in
volume del materiale immesso nell'inceneritore) sono normalmente classificate come rifiuti speciali
non pericolosi, mentre le polveri fini (circa il 4% del peso del rifiuto in ingresso) intercettate dai
sistemi di filtrazione sono normalmente classificate come rifiuti speciali pericolosi. Entrambe sono
normalmente smaltite in discariche per rifiuti speciali; ci sono recenti esperienze di riuso delle ceneri
pesanti.
1. Perché si parla di termovalorizzatore e non di inceneritore?
2. Perché si è pensato ad un sistema di termovalorizzazione?
LE DOMANDE
3. Perché è stata scelta questa tecnologia rispetto alle altre disponibili?
4. Si tratta di una tecnologia affidabile per quanto riguarda il rischio e le emissioni?
5. Sono state applicate le BAT (Migliori Tecnologie Disponibili)?
6. Quanti rifiuti verranno smaltiti?
7. Come è stata stabilita la capacità di smaltimento dell'impianto?
8. Quali rifiuti verranno trattati?
9. L'impianto potrà smaltire anche rifiuti tossici o pericolosi?
10. Quanta energia si produce in kWh per tonnellata di rifiuti?
11. Il progetto si sostiene economicamente?
12. Quanto costerà smaltire i rifiuti?
13. Quali benefici porta all’economia locale?
14. È stato realizzato uno Studio di Impatto Ambientale dell’impianto?
15. Come funzionerà l’impianto di termovalorizzazione?
16. Cosa emetterà l’impianto nell’ambiente?
17. Come vengono smaltiti i residui e dove?
18. L'impianto inquina?
19. È possibile fermare l'impianto in caso di rischio o di emissione di sostanze
inquinanti oltre i limiti di legge?
20. Cosa può accadere in caso di guasto dell'impianto?
21. Quanto tempo l’impianto di combustione rimane fermo per manutenzione?
22. Il termovalorizzatore può convivere con la raccolta differenziata?
Esci
Le domande e risposte
1. Perché si parla di termovalorizzatore e non di inceneritore?
Perché l'impianto non ha solamente lo scopo di smaltire i rifiuti, ma anche quello di ricavare
energia elettrica e termica, con i massimi rendimenti consentiti dalla tecnologia disponibile.
2. Perché si è pensato ad un sistema di termovalorizzazione?
La scelta di proporre un sistema di termovalorizzatori nasce dalla valutazione dei seguenti
aspetti:
• capacità complessiva di smaltimento commisurata alla quantità dei rifiuti speciali non
pericolosi prodotti nel territorio;
• dimensione d’impianto ottimale per garantire alta efficienza, economie di scala, flessibilità
impiantistica-gestionale, ma senza cadere nel gigantismo;
• la possibilità di servire con teleriscaldamento le vaste aree industriali e/o urbane private o
pubbliche circostanti ciascun impianto;
• la possibilità di sanare in maniera agevole aree del territorio destinate a vecchie e poco
sicure discariche.
Esci
Le domande e risposte 2
3. Perché è stata scelta questa tecnologia rispetto alle altre disponibili?
Sulla scorta di un approfondito esame delle tecnologie impiegate in Italia e all’estero è stata
scelta la tecnologia con griglia a gradini mobili raffreddata ad acqua poiché offre i maggiori
vantaggi ambientali ed economici. In particolare garantisce:
• combustione completa dei rifiuti;
• elevata flessibilità per tutte le tipologie di rifiuti speciali non pericolosi;
• significativa riduzione delle emissioni gassose in atmosfera, tendenti a zero;
• produzione di residui solidi ridotti e praticamente inerti;
• elevata efficienza nella produzione energetica.
4. Si tratta di una tecnologia affidabile per quanto riguarda il rischio e le
emissioni?
La tecnologia scelta è quella più evoluta ed adottata negli impianti di nuova generazione che
utilizzano le BAT. L’impianto preso a modello (REA Dalmine - BG) ha dimostrato i più bassi
livelli di emissioni fra quelli considerati, con una garanzia di affidabilità d’impianto
comprovata da oltre 3 anni di funzionamento senza alcun fermo impianto dovuto a rischi o
danni ambientali.
Esci
Le domande e risposte 3
5. Sono state applicate le BAT (Migliori Tecnologie Disponibili)?
La individuazione delle BAT (Best Available Technologies) è prevista dalla normativa
comunitaria e nazionale relativa alla prevenzione e riduzione integrata dell’inquinamento. Ma
è stata anche uno dei cardini da cui è partito il progetto. Le BAT consentono al sistema
proposto di realizzare una termovalorizzazione con un bilancio ambientale positivo.
6. Quanti rifiuti verranno smaltiti?
La potenzialità nominale di un impianto è di circa 770 tonnellate/giorno (cioè mediamente
250.000 tonnellate/anno) considerato un potere calorifico di 19.381 kJ/Kg.
7. Come è stata stabilita la capacità di smaltimento dell'impianto?
Sulla base del fabbisogno evidenziato dall’analisi del flusso dei rifiuti del territorio
considerato.
8. Quali rifiuti verranno trattati?
Si tratteranno rifiuti speciali non pericolosi provenienti dall’industria, dalle attività artigianali,
commerciali e dal settore terziario.
9. L'impianto potrà smaltire anche rifiuti tossici o pericolosi?
Esci
No. Questo è escluso dalle norme vigenti poiché le autorizzazioni richieste non
riguarderanno questo genere di rifiuti.
Le domande e risposte 4
10. Quanta energia si produce in kWh per tonnellata di rifiuti?
L’impianto di recupero energetico produrrà energia elettrica ed energia termica. Le
tecnologie utilizzate consentono di raggiungere elevati rendimenti energetici tali da
consentire la produzione di circa 1,5 KWh per ogni Kg di rifiuto. Ovviamente tale valore è
funzione del tipo di rifiuto immesso nel sistema. La produzione complessiva di energia
fornita da un impianto potrà soddisfare il fabbisogno energetico di tipo domestico di circa
160.000 persone.
11. Il progetto si sostiene economicamente?
Gli introiti derivanti dal conferimento dei rifiuti e dalla cessione dell’energia elettrica
consentono al progetto di autofinanziarsi.
12. Quanto costerà smaltire i rifiuti?
L’elevato grado del recupero energetico e la capacità gestionale del partner prescelto
consentono ad Iniziative Ambientali di garantire un costo di conferimento del rifiuto
significativamente inferiore rispetto a quelli attualmente applicati.
13. Quali benefici porta all’economia locale?
Esci
I benefici maggiori riguardano un più corretto impiego dei materiali altrimenti non
riutilizzabili e destinati alle discariche con un vantaggio economico e ambientale legato alla
elevata efficienza nella produzione di energia elettrica, alla diminuzione complessiva delle
emissioni in ambiente e al recupero delle discariche esistenti. Si consideri inoltre che durante
la fase di costruzione dell’impianto ma anche durante la gestione, per la manutenzione
ordinaria dello stesso, sarà necessario ricorrere all’imprenditoria locale.
Le domande e risposte 5
14. È stato realizzato uno Studio di Impatto Ambientale dell’impianto?
Lo Studio di Impatto Ambientale (SIA) è allegato al progetto del proponente quale
documento fondamentale e necessario per la richiesta di procedura di V.I.A. (Valutazione
d'Impatto Ambientale) e l’autorizzazione alla costruzione dell’impianto. Il SIA considera le
diverse componenti ambientali (atmosfera, ambiente idrico, suolo e sottosuolo, flora e
fauna, ecosistemi, salute pubblica, rumore, radiazioni e paesaggio) ed è redatto da
professionisti esterni alla società di progettazione (urbanista, agronomo, ingegnere,
architetto ecc.) per accertare la compatibilità ambientale dell’impianto e il suo rispetto del
territorio. Lo Studio ha evidenziato la sostanziale assenza di impatto ambientale negativo
nelle aree individuaterispetto ad altre soluzioni confermando la bontà delle scelte effettuate
e il rispetto di tutti i parametri di legge relativi all'inquinamento atmosferico.
15. Come funzionerà l’impianto di termovalorizzazione?
I rifiuti autorizzati verranno conferiti all’impianto. Dopo l’accettazione verranno scaricati in
una fossa di stoccaggio e quindi andranno ad alimentare i forni delle 2 linee di
trattamento/recupero. I fumi sviluppati dalla combustione verranno trattati al fine di ridurne
l’impatto ambientale. Il vapore prodotto in caldaia sarà destinato ad alimentare una turbina
che collegata ad un alternatore produrrà Energia Elettrica e vapore/acqua calda ad uso
tecnologico e/o teleriscaldamento.
Esci
Le domande e risposte 6
16. Cosa emetterà l’impianto nell’ambiente?
Al termine del processo, i residui rimanenti saranno emissioni gassose, ceneri e scorie. Per 1
tonnellat di rifiuti alimentati l’impianto produrrà in media:
• 10.000 Nm3 di fumi immessi in atmosfera;
• 60 - 100 Kg di ceneri di fondo;
• 50 - 70 Kg di ceneri leggere.
L’impianto non produce nessun rifiuto liquido in quanto la linea trattamento fumi è del tipo
completamente a secco.
17. Come vengono smaltiti i residui e dove?
Le modalità di smaltimento sono diverse a seconda del tipo di residuo e della loro
pericolosità per l’ambiente. Le scorie o ceneri di fondo vengono raffreddate in acqua. In
qualità di materiale inerte le scorie possono essere impiegate come materia prima seconda
nel settore civile e delle infrastrutture altrimenti sono destinate ad una discarica per
materiali inerti. Le ceneri possono contenere sostanze tossiche e per questo vengono
sottoposte a processo d'inertizzazione in impianti appositi e autorizzati; in alternativa
possono essere recuperate come sali.
Esci
Le domande e risposte 7
18. L'impianto inquina?
I dati di progetto dell’impianto proposto garantiscono il rispetto di parametri previsti dalla
legge con ampi margini. Il KWh di energia elettrica prodotto in questi impianti è meno
inquinante di quello prodotto in centrali alimentate con combustibili fossili.
19. È possibile fermare l'impianto in caso di rischio o di emissione di sostanze
inquinanti oltre i limiti di legge?
Qualora le misure delle emissioni o anche dei parametri della combustione superassero i
valori limite fissati, l'impianto verrà automaticamente fermato dallo stesso sistema di
gestione e controllo.
20. Cosa può accadere in caso di guasto dell'impianto?
L'impianto non è da considerarsi a rischio dal punto di vista di incidenti rilevanti, cioè
incidenti che possano portare danni alle persone o all'ambiente circostante. In caso di
guasto che pregiudichi il regolare funzionamento, l’impianto verrà automaticamente spento.
21. Quanto tempo l’impianto di combustione rimane fermo per manutenzione?
Esci
Sono previste 2 fermate per manutenzione programmata all’anno per ciascuna linea per
circa 35-40 giorni complessivi. L’alternanza delle fermate delle 2 linee fa si che l’impianto
resti sempre funzionante. La capacità di accumulo dei rifiuti nella fossa di stoccaggio
consente di svolgere in qualsiasi momento la regolarità del servizio.
Le domande e risposte 8
22. Il termovalorizzatore può convivere con la raccolta differenziata?
Sì poiché destina al recupero energetico quei rifiuti che non possono essere riutilizzati con
processi sostenibili sia dal punto di vista economico che ambientale. La raccolta differenziata
rappresenta un cardine del sistema integrato di gestione dei rifiuti. Il recupero energetico
costituisce oggi un elemento indispensabile della filiera dei rifiuti.
Esci
Cos’è un BAT?
Esci
Best Available Technology. La più efficiente ed avanzata
tecnologia, industrialmente disponibile in quel momento
sul mercato ed applicabile in condizioni tecnicamente
valide, in grado di garantire un elevato livello di protezione
dell’ambiente nel suo complesso. E’ interessante notare
come, nella Direttiva 96/61/CE sulla prevenzione e la
riduzione integrata dell’inquinamento, rientrino in questa
definizione anche le modalità di progettazione,
costruzione, manutenzione, esercizio e dismissione di un
impianto. L’applicazione della migliore tecnologia
disponibile per la riduzione e l’abbattimento
dell’inquinamento generato dall’esercizio di un impianto è
la base sulla quale il legislatore fissa i valori limite di
emissione degli inquinanti. Le imprese cosiddette
sostenibili, dovrebbero sistematicamente far ricorso alle
BAT.
Alternatore
L’alternatore trifase
La macchina è costituita da una parte cava fissa, chiamata statore, al
cui interno ruota una parte cilindrica mobile, detta rotore. Sullo statore
sono presenti gli avvolgimenti elettrici su cui vengono indotte le forze
elettromotrici che sosterranno la corrente elettrica prodotta. Il rotore
genera il campo magnetico rotante per mezzo di elettromagneti. Questi
elettromagneti sono a loro volta alimentati.
In questi grandi alternatori, la tensione prodotta è nell'ordine di
migliaia di volt, solitamente trifase alla frequenza di 50 Hertz (60 negli
Stati Uniti e pochi altri paesi).
Un alternatore è presente anche nelle automobili, con la funzione di
mantenere carica la batteria ed alimentare tutte le funzioni elettriche di
bordo. Poiché la batteria opera in corrente continua, è presente un
raddrizzatore, con la funzione di trasformare la corrente alternata in
continua.
Nelle biciclette è utilizzato un piccolo alternatore per alimentare (in
corrente alternata) i fanali.
In entrambi i casi è preferito l'uso dell'alternatore rispetto alla dinamo
poiché quest'ultima è meno affidabile per la presenza di collettore e
spazzole, assenti nel primo.
Comè fatto
un
alternatore
Dal vapore
all’energia
elettrica
Alternatore
Avvolgimento
statorico
Macchina eccitratrice
Avvolgimento rotorico
Circuito di
raffreddamento
Dal vapore all’energia elettrica
Il vapore surriscaldato immesso in turbina trasforma la sua energia
termica, in lavoro e quindi in energia meccanica di movimento. Il
moto della turbina, calettata ad un alternatore consente la
generazione di energia elettrica.
Il vapore che ha lavorato in tutti i vari stadi di palettature della
turbina si scarica in sotto vuoto in un condensatore. Nel
condensatore, il vapore condensa in acqua che verrà reimmessa in
ciclo grazie a delle pompe di estrazione.
Raddrizzatori
In elettrotecnica ed elettronica un raddrizzatore o rettificatore è un
dispositivo usato per trasformare la corrente alternata in corrente
continua.
Esistono vari tipi di raddrizzatori:
- Raddrizzatore ad una semionda
- Raddrizzatore a doppia semionda
- Raddrizzatore a ponte di diodi
Tutto ciò porta anche ad un :
- Rendimento energetico
Raddrizzatore ad una semionda
Il metodo più semplice per raddrizzare una corrente è l'impiego di
un diodo a semiconduttore o a vuoto, un raddrizzatore al mercurio
o altri dispositivi simili. In questo caso viene lasciata passare una
sola semionda di tensione, mentre quando è presente la semionda
opposta il diodo entra in interdizione e non si ha passaggio di
corrente.
Questa soluzione genera una corrente molto difficile da livellare
fino ad ottenere una corrente costante ed è causa di notevole
rumore elettrico.
Raddrizzatore a doppia
semionda
Utilizzando un trasformatore con il secondario dotato di una presa
a metà avvolgimento è possibile ottenere due tensioni sfasate di
180°, che possono essere singolarmente raddrizzate per mezzo di
due diodi. La tensione totale del secondario deve essere doppia
rispetto a quella necessaria per il raddrizzamento ad una semionda
oppure a ponte di diodi.
Raddrizzatore a ponte di diodi
Adottando quattro diodi disposti in configurazione a ponte di
Graetz, è possibile ottenere un segnale che è la somma di una
semionda più la semionda negativa capovolta (doppia semionda).
Questa soluzione, molto usata negli alimentatori, rende molto più
semplice il successivo filtraggio e livellamento della tensione fino ad
ottenere una corrente continua, non richiedendo peraltro un
trasformatore con doppio avvolgimento.
Principale svantaggio di questo metodo è di avere una caduta di
tensione pari a quella di due diodi in serie, quindi anche oltre 2
volt. Nel raddrizzare tensioni molto piccole si ha quindi una perdita
e una distorsione eccessive.
Una configurazione simile costituita da sei diodi permette di
raddrizzare una tensione trifase impiegando tutte e tre le fasi (anche
più di tre in un sistema polifase, usando un numero opportuno di
diodi).
Ponte di Graetz
Rendimento energetico
Ciascun diodo, quando è attraversato da corrente, presenta una caduta di
potenziale ai suoi capi relativamente costante. Per i diodi al silicio questo
valore è intorno ad 0,7-1 volt. La potenza dissipata da ciascun diodo è data
dalla tensione presente ai suoi capi per la corrente che lo attraversa. Poiché
in un ponte raddrizzatore, durante ogni semionda, conducono due diodi, la
potenza totale è pari al doppio di quella dissipata da un singolo diodo.
Esempio: supponendo una caduta di 1 V, con una corrente efficace di 10 A,
ciascun diodo dissipa 10 W. Poiché due diodi conducono in ogni istante, la
potenza totale continua dissipata è di 20 W, che vanno sottratti alla potenza
in entrata per ottenere il valore di potenza erogata in uscita. Si intuisce
inoltre che i dispositivi raddrizzatori devono essere generalmente raffreddati
per mezzo di alette metalliche ed eventualmente ventilatori, a meno che le
correnti non siano limitata a pochi ampere. Nei più grandi apparati di
raddrizzamento il raffreddamento è spesso svolto da un circuito idraulico.