CIRDER
Centro Intedipartimentale di
Ricerca e Diffusione delle Energie Rinnovabili
Viterbo, 10 gennaio 2013
“SVILUPPI STRATEGICI DELLE
BIOENERGIE
NELLA TUSCIA”
Prof. Ing. Maurizio Carlini
SVILUPPI FUTURI DELLE FER NELLA
TUSCIA
OBIETTIVI:





promuovere e realizzare filiere di piccola taglia
volte alla produzione di FER
realizzare piani di sviluppo ambientale
compatibile
incentivare la costruzione di impianti innovativi
per la produzione di energia
fornire supporto scientifico e assistenza tecnica
alla pubblica amministrazione, enti e soggetti privati
operare nella formazione professionale nell’ambito
dello sviluppo di specifici progetti
ATTIVITA’ DEL LABORATORIO:
1. Laboratorio Analitico sulle biomasse, presso il quale è
possibile caratterizzare ogni tipologia di biomassa solida e
liquida, proveniente dalle diverse realtà produttive locali e
nazionali, con la possibilità di certificarne il prodotto sulla
base delle recenti norme tecniche in materia (UNI, ISO, CTI,
EN, ecc.);
1. Laboratorio Sperimentale per le biomasse, all’interno del
quale sviluppare diversi filoni di ricerca inerenti la
valutazione dell’efficienza energetica delle biomasse di origine
vegetale, e dei dispositivi in grado di utilizzarle (caldaie a
biomasse, geotermia a bassa entalpia, gassificazione,
digestione anaerobica);
2. Laboratorio didattico per le biomasse, presso il quale
istituire corsi di formazione rivolti ai tecnici operanti
nell’agroindustria, e a quanti desiderino specializzarsi nella
produzione e nell’utilizzo efficiente delle biomasse.
OBIETTIVI DI RICERCA
1.
2.
3.
4.
classificare i biocombustibili solidi e
liquidi e gassosi, secondo le
normative UNI vigenti
possibilità di utilizzo di miscele di
biomasse di origine residuale che
permettano l’aumento della resa
energetica
ricerca e sviluppo di nuove tecnologie
per impianti di piccola taglia per la
produzione di energia da biomasse
residuali
supporto alle aziende del settore per
la realizzazione ed il controllo di
impianti energetici alimentati a
biomassa.
Sede CIRDER - Orte, via Cavour 23
PROVE REALIZZATE PRESSO IL CIRDER
Caratterizzazione energetica biomasse
Con determinazione di:
Contenuto umidità
Contenuto in ceneri
Potere calorifico
Contenuto di C, H, N
Contenuto di Sostanze Volatili
1.
2.
Valutazione della biodegradabilità
anaerobica di una matrice organica, BMP
(Biochemical Methane Potential), metodo
volumetrico
NORME TECNICHE DI RIFERIMENTO
ANALISI BIOCOMBUSTIBILI


UNI EN 14774 - 1, “ Determinazione del
biocombustibili solidi, metodo di essiccazione
totale, metodo di riferimento)”.
UNI EN 14774 - 2, “ Determinazione del
biocombustibili solidi, metodo di essiccazione
totale, metodo semplificato)”.
contenuto di umidità dei
in stufa (parte 1 - umidità
contenuto di umidità dei
in stufa (parte 2 - umidità
UMIDITA’ TOTALE

UNI EN 14774 - 3, “ Determinazione dell ’ umidità – Metodo di
essiccazione in stufa (parte 3 – umidità del campione per l ’ analisi
generale)
UMIDITA’ DEL CAMPIONE PER
L’ANALISI GENERALE
NORME TECNICHE DI RIFERIMENTO
ANALISI BIOCOMBUSTIBILI

UNI EN 14775, “Determinazione del contenuto in ceneri”.
CONTENUTO IN CENERI

UNI EN 14919, “Determinazione del potere calorifico”.
PCS

UNI EN 15104, “Determinazione del contenuto totale di carbonio,
idrogeno e azoto – Metodi strumentali”
C, H, N
DATABASE
I dati di tutti i campioni studiati vengono
raccolti in un database dove vengono riportati i
seguenti dati:
 Codice identificativo del campione
 Specie
 Tipologia
 Data del campionamento
 Luogo del campionamento, paese, provincia
 Contenitore in cui arriva il campione
 Caratteristiche particolari
 Data di arrivo
 Data di lavorazione
 Data di consegna risultati
 PCS, PCI, umidità, ceneri, contenuto C,H,N
PROVE DI LABORATORIO
 Per
eseguire accuratamente
tutte le prove è necessario avere
a disposizione almeno 500 g di
campione.
Il campione, una volta arrivato in laboratorio, viene suddiviso in due parti:
determinazione del
contenuto di umidità
determinazione del
potere calorifico
determinazione del
contenuto in ceneri
determinazione di
C, H, N
BMP TEST
REATTORE PER LA SIMULAZIONE
DEI PROCESSI DI DIGESTIONE
ANAEROBICA
Permette di:
1. tenere sotto controllo il processo (pH,
temperatura);
2. studiare quantitativamente e
qualitativamente il biogas (contenuto
di CO2, CH4, O2, H2S, CO).
DIGESTIONE ANAEROBICA
Il reattore (5 litri) è dotato di:
sistema di riscaldamento termostatato
Agitatore ad asse verticale a pale
azionato da motore elettrico.
Pompa per la generazione del vuoto
all’interno del reattore.
Sonde per il controllo della temperatura,
pressione, pH (interno al reattore)
Il sistema è gestito da un software che
consente di azionare la pompa e le
elettrovalvole e di controllare le sonde.
Nr. 1 cisterna di accumulo e misurazione
della quantità di gas prodotto dal reattore
LABORATORIO GEOTERMICO-CIRDER
La conformazione geologica dei bacini vulcanici dell’area viterbese , definisce
una situazione di difficile utilizzo dei sistemi geotermici convenzionali a
bassa entalpia ad uso domestico, industriale ed agricolo.
Le falde acquifere termali
rappresentano una costante
riscontrabile a profondità limitate
e con temperature variabili dai 40
ai 60 gradi.
OBIETTIVO DELLA RICERCA
La ricerca mira a valutare il quantità di calore prelevabile da falde termali,
anche profonde mediante l’utilizzo di sonde verticali senza alcun prelievo
di acqua
Tale tecnologia può essere applicata sia
nel settore agricolo che in quello residenziale.
La geometria scelta per la sperimentazione
è uno scambiatore di calore a doppio
tubo ad “U
Il pozzo è artesiano, di 150 mm di diametro ed una
profondità di circa 60 m. Sulla sua sommità è
posizionato un tubo di acciaio flangiato necessario
per contenere il battente di acqua termale che arriva
a 1,5 m dal piano di campagna. Il pozzo è
caratterizzato da una elevata presenza di gas freddo
che mantiene la colonna di acqua in superficie ad
una temperatura di circa 23°C.
Lo scambiatore di calore è costituito da due tubi ad U
inseriti all’interno del pozzo. Sono in acciaio, hanno
un diametro esterno di 33,7 mm ed uno spessore di
4,6 mm ed una lunghezza di 6 m.
PROGETTI PER LA TUSCIA:
IMPIANTO A BIOGAS DI PICCOLA TAGLIA
Matrici utilizzate per produrre biogas:
Effluenti zootecnici (liquame e letame) provenienti dall’allevamento
di vacche da latte (90 capi in lattazione e 70 capi in rimonta interna)
per il 40% e sorgo zuccherino (per una superficie di circa 16 ha)
prodotto in azienda per il 60%
Potenza cogeneratore: 50 kWe
Componenti: due digestori completamente interrati, 300 m3 circa
per digestore
Energia elettrica producibile: 375 MWh/anno da immettere in rete

Componenti: due digestori completamente interrati, 300 m3 circa per digestore

Energia elettrica producibile: 375 MWh/anno da immettere in rete





Destinazione energia termica: per il 50% al riscaldamento dei digestori, la
parte rimanente al riscaldamento delle serre (3.500 m2) per la produzione di
piantine da orto e da giardino, acqua calda per l’impianto di mungitura e il
riscaldamento delle tre abitazioni della famiglia che conduce l’azienda
Produzione di digestato: 10 m3 al giorno
Consumi di energia elettrica nel processo di produzione: il 5% dell’energia
prodotta
Valore economico energia elettrica immessa
omnicomprensiva (0,236 €/kWe): 88.500 €/anno
in
rete
a
tariffa
Investimento totale: circa 400.000 € esclusi i digestori e trincee per insilato
PROGETTI PER LA TUSCIA:
GASSIFICATORE DI PICCOLA TAGLIA
Esempio:
Combustibile: legno derivante da filiera corta
che viene consumato al ritmo di 75-95 kg/ora
Ore di funzionamento dell’impianto:
6000 ore/anno cui corrisponde un fabbisogno
di cippato di 450 t/anno
Potenza: 35 kWe e 140 kWt
Energia elettrica producibile: 210 MWhe/anno di energia elettrica e da immettere in
rete e 840 MWht/anno da cedere agli edifici sotto forma di acqua calda a T=60°C
Costo di investimento totale a kW installato:
3400 euro/kWt e 13600 euro/kWe
Ore di funzionamento dell’impianto:
6000 ore/anno cui corrisponde un fabbisogno
di cippato di 450 t/anno
Energia elettrica producibile: 210 MWhe/anno di energia elettrica e da immettere in
rete e 840 MWht/anno da cedere agli edifici sotto forma di acqua calda a T=60°C
Fonti fossili risparmiate: 144 TEP per energia
termica e 140 TEP per energia elettrica