Dal bosco:
legno, energia e ambiente
Dal bosco:
legno, energia e ambiente
Realizzato con il contributo congiunto di Comunità Europea, Stato Italiano e Regione Lombardia
nell’ambito del Piano di Sviluppo Rurale 2000-2006
Presidente
Virginio Brivio
Assessore Attività Produttive
Italo Bruseghini
Dirigente Settore Attività Economiche
Bruno Rigoldi
La pubblicazione è stata curata da:
• Antonella Denti
• Francesco Radrizzani
• Francesco Mazzeo
del Servizio Agricoltura e Foreste della Provincia di Lecco
Si ringraziano, per la collaborazione e i contributi forniti:
• Dario Gerosa (Servizio Agricoltura e Foreste della Provincia di Lecco)
• Giorgio Schenone (Biotermica srl)
• Eliseo Antonini (Aiel - Associazione Italiana Energia dal Legno)
• Ipla (Istituto per le Piante da legno e l’ambiente)
Le immagini fotografiche sono in parte tratte dall’archivio della Provincia di Lecco
e in parte fornite da “Biotermica srl”.
Presentazione
Indice
Dal bosco:
legno, energia e ambiente
4
Parte I
Risorse forestali e opportunità
di sviluppo economico
5
Introduzione
6
Le biomasse vegetali
9
Le biomasse forestali in provincia di Lecco
13
La filiera forestale legno-energia
16
Il Consorzio Forestale Lecchese
22
Il servizio energia
24
Parte II
Gli impianti termici a biomassa
27
Introduzione
28
Gli impianti termotecnici
29
Aspetti economici
40
Come scegliere ed utilizzare correttamente
un impianto di riscaldamento a biomasse
42
I vantaggi ambientali
46
3
Presentazione
Le politiche per l’energia stanno assumendo un ruolo sempre più
rilevante in tutti i Paesi del mondo. L’energia è ovunque un fattore centrale per lo sviluppo economico, per la sicurezza internazionale e
per gli effetti indotti sull’ambiente, che si ripercuotono a livello globale.
A livello locale si può dare un importante contributo attraverso l’adozione di strategie appropriate di valorizzazione delle fonti rinnovabili.
Il territorio lecchese dispone di un’importante fonte di energia
rinnovabile, costituita dai boschi che coprono circa metà dell’intera superficie provinciale. In passato i boschi hanno dato un fondamentale contributo allo sviluppo economico, alimentando officine e opifici che hanno contribuito in modo determinante a costruire la ricchezza della popolazione locale.
Dopo decenni di abbandono, conseguenti all’uso di fonti energetiche più
competitive, la tecnologia consente oggi di guardare ai boschi con rinnovato interesse. Rivolgere l’attenzione ai nostri boschi ci permette
non solo di utilizzare razionalmente una risorsa energetica rinnovabile che non danneggia l’ambiente, ma attraverso la loro utilizzazione possiamo anche migliorare i prodotti forestali, intervenire
sul territorio montano per preservarlo dai dissesti idrogeologici,
garantire maggiori condizioni di sicurezza alla popolazione, rendere l’ambiente accogliente e vitale e favorire, quindi, l’economia
agro-forestale del territorio e quella indotta.
La valorizzazione delle risorse forestali costituisce, pertanto, un obiettivo strategico della Provincia di Lecco, la quale ha già costituito, insieme
alle Comunità Montane, il Consorzio Forestale Lecchese. Numerosi
Comuni lecchesi hanno aderito al Consorzio, con il quale ci proponiamo
di sviluppare un’efficace politica forestale territoriale, mettendo in rete i
vari operatori del bosco, per dare nuove prospettive di sviluppo a questo
settore.
Con questo opuscolo, quindi, intendiamo portare ad evidenza la risorsa
forestale locale e di informare gli operatori agroforestali e i potenziali
utenti che l’impiego delle risorse boschive, per ottenere energia in modo
moderno e razionale, è un obiettivo perseguibile e opportuno.
Dicembre 2006
Italo Bruseghini
4
Vice Presidente e Assessore
alle Attività Produttive della Provincia di Lecco
Risorse forestali
e opportunità
di sviluppo economico
Introduzione
6
Gli investimenti per la produzione di energia, soprattutto da parte
dei paesi più industrializzati, sono sempre molto consistenti. Le
strategie adottate e l’attività di ricerca, oltre che mirate a garantire adeguati approvvigionamenti di risorse energetiche, puntano anche a ridurre il loro impatto ambientale.
È noto che le fonti energetiche derivanti dai combustibili fossili, come il
carbone ed il petrolio, sono responsabili dell’incremento di diverse
sostanze inquinanti nell’atmosfera, tra cui l’anidride carbonica che è la
principale responsabile dell’effetto serra. Negli ultimi anni, inoltre, le
tensioni internazionali e la crescente domanda di energia, soprattutto da
parte di paesi emergenti come Cina e India, hanno provocato un repentino incremento dei prezzi e lo sviluppo di una crescente preoccupazione in merito alla possibilità di garantirsi un approvvigionamento energetico costante nel lungo periodo.
Per fare fronte a tale esigenza la ricerca è rivolta soprattutto verso fonti
di energia rinnovabili e a basso impatto ambientale, che possono dare
maggiore autonomia energetica, fondamentale anche per le generazioni future, e contenere le emissioni di sostanze inquinanti e gas serra nell’atmosfera, come richiesto dal protocollo di Kyoto.
Il protocollo di Kyoto ha infatti l’obiettivo di stabilizzare le concentrazioni dei gas serra in atmosfera a un livello abbastanza basso per prevenire interferenze derivanti dall’azione umana dannose per il sistema climatico. Esso prevede l'obbligo che nel periodo 2008-2012 i paesi industrializzati operino una riduzione delle emissioni di elementi inquinanti
(biossido di carbonio e altri cinque gas serra) almeno del 5,2% rispetto
alle emissioni registrate
nel 1990.
L’energia oggi utilizzata
è disponibile sotto diverse forme (termica, elettrica , meccanica, chimica), convertibili fra loro:
ad esempio, una cascata
(energia meccanica) alimenta una turbina che
produce energia elettrica la quale alimentando
un motore riproduce
energia meccanica.
fissazione
del carbonio
Carbonio atmosferico aumenta
fonti fossili
non rinnovabili
di carbonio
ossidazione
del carbonio
fonti
rinnovabili di
carbonio
emissioni
secondarie
da fonti fossili
Sottoprodotti
emissioni
secondarie
da fonti fossili
Raccolta
Processo
Trasporto
Stoccaggio
Combustibili
per veicoli
Sottoprodotti
Raccolta
Processo
Trasporto
Stoccaggio
Introduzione
Carbonio atmosferico costante
Combustibili
per veicoli
Conversione in
calore ed energia
Conversione in
calore ed energia
Distribuzione di
calore ed energia
Distribuzione di
calore ed energia
• Calore • Elettricità • Energia Meccanica
• Calore • Elettricità • Energia Meccanica
Essa proviene sia da fonti rinnovabili (solare, eolica, idrica, da biomasse), sia da fonti non rinnovabili (carbone, gasolio, metano, nucleare).
Lo sfruttamento delle energie rinnovabili è oggi assicurato da moderni
impianti che permettono elevate produzioni. L’energia eolica è sfruttata
mediante l’impiego di generatori eolici, ossia moderni mulini a vento che
trasformano la forza meccanica del vento in energia elettrica. L’energia
solare è utilizzata sia con impianti fotovoltaici che trasformano l’energia
solare in energia elettrica (sfruttando le proprietà di materiali semiconduttori come il silicio), sia con impianti solari termici che trasformano la
radiazione solare in energia termica (riscaldando un liquido). Fiumi e
laghi costituiscono una fonte energetica ampiamente utilizzata per la
produzione di energia idroelettrica e l’energia geotermica, presente nel
sottosuolo in alcune aree della Terra, è impiegata per produrre calore e
elettricità.
Anche l’utilizzo del legno nella produzione di calore, nonostante sia
necessaria una fase di combustione per liberare l’energia contenuta, non
contribuisce all’aumento dell’anidride carbonica presente in atmosferica.
Il legno è un prodotto derivante dall’accumulo dell’energia solare attraverso un processo biochimico denominato fotosintesi. Per completare
questo ciclo ed accrescersi la pianta ha bisogno di fissare il carbonio, che
è presente nell’atmosfera principalmente sotto forma di anidride carbo-
7
Introduzione
nica (CO2), un gas innocuo per l’uomo, ma maggiore responsabile dell’effetto serra, causa principale del riscaldamento atmosferico e dei collegati cambiamenti climatici.
Il carbonio in natura ha un ciclo chiuso, cioè un processo senza variazioni quantitative. Durante la produzione di sostanza organica (foglie,
erba, legno, frutti) la pianta libera nell’aria ossigeno e fissa nei proprio
tessuti carbonio; quando il legno brucia, libera il carbonio accumulato
precedentemente. Per questo l’utilizzo di legno, per produrre energia
sotto forma di calore, non contribuisce all’aumento di anidride carbonica (CO2) nell’atmosfera, in quanto viene liberata la stessa quantità di carbonio fissato durante la crescita. Al contrario, il consumo dei combustibili fossili determina un’immissione netta di CO2 in atmosfera, in quanto durante la combustione si libera del carbonio fissato milioni di anni or
sono. Basta ricordare che, a parità di quantità di calore prodotto, la
quantità di CO2 immessa in atmosfera dal gasolio è di circa 20 volte
maggiore di quella derivante dalla combustione del legno con moderni
apparecchi termici.
8
Le biomasse vegetali
Il termine biomassa indica i materiali di origine biologica non fossile, quali residui agricoli, colture energetiche specializzate, residui
forestali, scarti dell'industria agro-alimentare e dell'industria del legno,
reflui degli allevamenti zootecnici e parti organiche dei rifiuti urbani. Essi
possono essere impiegati per la produzione di energia (legno, rifiuti
organici, biogas da deiezioni animali, sansa di olive, lolla di riso, stocchi
di mais e altri).
La biomassa storicamente più utilizzata per la produzione di energia è la
legna (definita genericamente biomassa forestale), ancora oggi ampiamente utilizzata a livello familiare in quanto diffusa e di agevole impiego. È reperibile come:
• prodotto tal quale, ottenuto direttamente dal taglio dei boschi e della
vegetazione arborea;
• residuo di interventi agricoli e/o forestali (potature colturali, pulizia
boschi, diradamenti, ecc.) e di processi di lavorazione del legname da
opera;
• rifiuto di particolari
processi di lavorazione
(es. legname impregnato e/o incollato,
multistrati ecc.) da
smaltirsi con specifici e
spesso costosi procedimenti, nel rispetto di
normative specifiche.
Le biomasse vegetali da
destinare alla produzione
di energia possono, dunque, derivare da diverse
fonti:
•
Boschi d’alto fusto: forniscono principalmente legname da opera di
elevata qualità tecnologica, garantita dalla rinnovazione naturale delle
piante, sia latifoglie che aghifoglie, attraverso la produzione di semi.
Tale forma di governo si applica principalmente nei boschi di conifere
(larice, abete rosso, ...).
Alla produzione di energia vengono destinati gli scarti di lavorazione e
i sottoprodotti degli interventi forestali.
9
Le biomasse vegetali
10
•
Boschi cedui: forniscono elevati
quantitativi di legna, di scarsa
qualità tecnologica, che viene
utilizzata prevalentemente come combustibile o per la realizzazione di manufatti di scarso pregio (paleria).
Le piante si rinnovano mediante
polloni, caratteristica esclusiva
delle latifoglie, generando nuovi
tronchi dalle ceppaie. Le nuove
piante si sviluppano rapidamente
garantendo intervalli di tempo
tra due tagli successivi (turni di
taglio) decisamente contenuti
(10-20 anni).
•
Arboreti da legno: si tratta di
impianti di alberi, coltivati in
pieno campo o in siepi e/o filari,
allo scopo di ottenere in tempi
relativamente brevi legno per
prodotti ad alto valore aggiunto.
Un esempio tipico è costituito dai
pioppeti, dai quali si ottiene
legname destinato alla produzione di carta, di materiali da imballaggio o di fiammiferi. In tale
caso solo i residui degli interventi
forestali in campo e delle successive lavorazioni vengono destinati alla produzione di energia. Nel
corso degli ultimi anni, a seguito
dell’impiego sempre più consistente delle biomasse per la produzione di energia, molti operatori del settore agro-forestale stanno
valutando l’opportunità di attuare impianti a rapidissimo accrescimento (short-medium rotation sistem) per la produzione specifica di
legno da energia.
Vegetazione di margine: comprende la vegetazione arborea che si
sviluppa soprattutto lungo i corsi d’acqua (vegetazione ripariale) e
lungo le fasce di rispetto delle strade. Tale copertura vegetale viene
sottoposta periodicamente ad interventi forestali di manutenzione per
motivi di sicurezza e, pertanto, può costituire un’interessante fonte di
biomassa a costi contenuti da destinare alla
produzione di energia.
Molte delle operazioni
necessarie per il recupero
del materiale sono già
comprese e finanziate
nell’ambito degli interventi di manutenzione
obbligatori.
•
Colture legnose agricole: si tratta di coltivazioni di piante arboree
come vite, olivo e piante da frutto in genere, sottoposte annualmente
ad operazioni di potatura. I residui prodotti possono essere impiegati
come biomassa per la produzione di energia. In provincia di Lecco, in
particolare, le colture legnose agricole sono rappresentate da vigneti,
uliveti e in minore misura frutteti, coltivati su una superficie complessiva di circa 170 ettari.
Le biomasse vegetali
•
11
Le biomasse vegetali
12
•
Verde urbano: comprende tutta la vegetazione arborea ed arbustiva
che si concentra in un’area urbanizzata: filari alberati, aiuole, parchi
pubblici e privati. La manutenzione periodica di dette aree produce
notevoli quantità di residui legnosi che possono essere facilmente
impiegati per la produzione di energia, ferma restando l’osservanza
delle norme sui rifiuti.
•
Scarti e residui delle lavorazioni: di particolare interesse sono quelli derivanti dalle prime lavorazioni del legno. Si tratta infatti di materiale non trattato chimicamente che, se non destinato ad altre lavorazioni, può essere direttamente impiegato come fonte di energia (legna
a pezzi, segatura, pellets, cippato). In alcuni contesti territoriali l’alta
concentrazione di industrie di lavorazione del legno ha consentito la
realizzazione di grossi impianti a biomasse, che utilizzano esclusivamente tali residui. Alcune segherie delle province di Sondrio e Lecco
hanno invece provveduto ad installare autonomamente impianti per la
produzione diretta di cippato e/o pellets. Il valore di mercato raggiunto da questi prodotti consente infatti un buon margine di guadagno.
•
Rifiuti legnosi: sono i residui prodotti da processi secondari di trasformazione del legno o i residui legnosi misti ad altri rifiuti (per
esempio rifiuti solidi urbani- RSU). Nel caso specifico di residui di
legno contenuti in RSU, ottenuti a seguito della raccolta differenziata,
lo smaltimento può avvenire all’interno di grossi impianti di compostaggio, senza produzione di energia. Nel caso invece di rifiuti misti, di
sottoprodotti di lavorazioni secondarie del legno e di materiale derivato dallo scarto di vecchi manufatti (mobili, solai, paleria trattata,
traversine ferroviarie, ecc.) lo smaltimento e la conseguente produzione di energia è consentita solo all’interno di particolari impianti che
rispettano specifiche norme in materia.
Tipologie forestali
ha
provvigione
massa
massa
(stimata nel
(mc)
(mc/ha) totale (mc)
35% della massa)
Boschi di acero e frassino
1.481,3
90
133.321
46.662
Boschi ad ontano
1.133,6
60
68.017
23.806
Boschi di betulla
1.540,5
65
100.131
35.046
Boschi di Castagno
7.486,6
100
748.655
262.029
Boschi di nocciolo
43,6
-
-
-
11.738,3
130
1.525.976
534.092
6,8
120
811
284
144,3
-
-
-
Boschi a carpino nero
6.167,7
75
462.581
161.903
Querceti
2.230,5
85
189.593
66.358
Rimboschim. di conifere
81,1
70
5.676
1.986
Rimboschim. di latifoglie
1,4
100
139
49
Boschi di robinia
2.474,1
135
334.001
116.900
Altre formazioni
1.119,5
60
67.167
23.508
Pinete
205,0
95
19.475
6.816
Boschi di abete bianco
790,0
210
165.900
58.065
Boschi di abete rosso
810,0
170
137.700
48.195
Boschi di larice
850,0
160
136.000
47.600
38.304
//
4.095.143
1.433.300
Boschi di faggio
Pioppeti
Boschi a mugo
Totale
Elaborazione di dati ottenuti dagli studi in corso per la redazione dei Piani di Indirizzo
Forestale degli Enti forestali.
Le biomasse forestali
in provincia di Lecco
Per valutare la convenienza di impiegare la biomassa forestale come fonte di energia integrativa, in una realtà locale
come la provincia di Lecco, è necessario esaminare la disponibilità potenziale locale della risorsa, tenendo conto di aspetti di ordine tecnico, economico ed ambientale, al fine di elaborare progetti sostenibili.
La Provincia di Lecco possiede una notevole estensione di boschi,
che coprono oltre 38.000 ettari di superficie, per la maggior parte
di proprietà privata:
13
Le biomasse forestali in provincia di Lecco
Partendo dai dati riportati in tabella, relativi alle tipologie forestali diffuse sul territorio provinciale, e considerando valori medi di provvigione
che tengono conto delle differenze esistenti tra le diverse aree forestali
esaminate per la quota, il clima, la fertilità del terreno, l’età media degli
impianti boschivi, è possibile stimare il volume di legname complessivo
disponibile in provincia di Lecco.
Tale valore, pari a circa 4.000.000 di metri cubi, per quanto approssimativo, permette di quantificare la massa legnosa ipoteticamente utilizzabile in oltre 1.400.000 mc (applicando una percentuale di prelievo stimata nell’ordine del 35%). Questo valore, a carattere indicativo, è stato
stimato in base a diversi fattori, quali il tipo di governo dei boschi, l’accessibilità delle aree boscate ed il tasso di incremento annuo. Si tratta di
stime da valutare con la necessaria prudenza, che tuttavia forniscono
delle indicazioni di massima circa la potenzialità della filiera bosco-legno
in provincia di Lecco. A tale proposito è utile sottolineare che il legname
prodotto dai nostri boschi, per le specifiche caratteristiche qualitative, è
utilizzabile quasi esclusivamente come legna da ardere e solo in minima
parte per la produzione di paleria.
14
La valutazione relativa all’impiego delle biomasse forestali per la produzione di energia deve inoltre considerare che l’utilizzo di una risorsa
Distribuzione delle aree boscate
in provincia di Lecco
Le biomasse forestali in provincia di Lecco
locale offre l’opportunità di
attuare interventi finalizzati al miglioramento del bosco, alla
manutenzione, alla
prevenzione idrogeologica e alla fruibilità
turistica del territorio.
15
La filiera forestale
legno-energia
16
Il termine "filiera" indica un’insieme organico e integrato di
operatori attivi in un determinato comparto produttivo,
ciascuno dei quali svolge un proprio ruolo nella produzione e
nella commercializzazione di un dato prodotto o servizio. Nel caso
della filiera legno-energia il bosco e le relative operazioni selvicolturali costituiscono i punti di avvio della filiera, che passa poi
attraverso le imprese di trasformazione del legno, i produttori di
impianti termici e gli operatori dei servizi di gestione degli
impianti.
In provincia di Lecco è stato compiuto di recente un primo e fondamentale passo verso l’organizzazione di una filiera locale, con
la costituzione del Consorzio Forestale Lecchese, al quale nel
seguito è dedicato uno specifico paragrafo.
Le operazioni forestali
Il taglio è la prima operazione necessaria per la produzione di
biomasse da destinare alla produzione di energia e può comportare:
• abbattimento di piante che possono essere destinate interamente alla produzione di energia (legna da ardere), oppure sottoposte a processi di
lavorazione (legna da
opera) i cui scarti, non
diversamente riutilizzati dalle industrie del
legno, possono essere
impiegati per alimentare impianti energetici a biomassa sotto
forma di segatura,
pellets, cippato, legna
a pezzi;
• diradamento e potature, interventi a
cadenza pluriennale
effettuati al fine di
migliorare le attitudini
produttive di piante di
La filiera forestale legno-energia
pregio (arboreti da legno, frutteti, uliveti, ecc.) o per prevenire fenomeni di dissesto e garantire la sicurezza pubblica (alberature del verde
urbano, vegetazione ripariale, alberature stradali).
L’esbosco costituisce l’insieme delle operazioni attuate per trasferite il
legname tagliato sino al luogo di raccolta e di carico per il definitivo
allontanamento.
Può essere effettuato per mezzo di macchine, teleferiche a motore o a gravità, elicotteri, ecc. In passato erano utilizzati muli
o cavalli da tiro.
La scelta del sistema di esbosco dipende da
diversi fattori: tipologia di materiale da
trasferire (piante intere abbattute, ramaglie di potatura e diradamento), quantità e
qualità di legname da allontanare, distanza dell’area di intervento da sentieri, piste
forestali e/o viabilità ordinaria.
L’allestimento comprende tutte le operazioni eseguite sul legname
tagliato per facilitarne il trasporto e le successive lavorazioni:
• sramatura: asportazione dei rami;
• depezzatura: taglio dei tronchi in pezzi di varia lunghezza in base al
loro successivo utilizzo;
• scortecciatura: asportazione della corteccia dai tronchi per evitare
l’infestazione di insetti, per ridurre i tempi di essiccazione del legname
o per agevolare le operazioni di esbosco;
• cippatura: riduzione di materiale legnoso in scaglie delle dimensioni
di 2-5 cm.
L’allestimento costituisce
una fase importante della
filiera legno-energia.
Mediante un’attenta e razionale organizzazione delle
diverse operazioni eseguibili
sul piazzale di raccolta è
possibile, infatti, ottimizzare
tempi e costi degli interventi, destinando alla produzio-
17
La filiera forestale legno-energia
ne di energia materiali altrimenti scartati. Effettuando la sramatura sul
piazzale forestale di raccolta, anziché nell’area di taglio, è conveniente
reimpiegare anche il materiale legnoso di diametro inferiore ai 15 cm, di
norma abbandonato in bosco, come consente la normativa vigente in
materia.
Soprattutto nel caso in cui si tratta di legname da opera l’utilizzo di macchine durante l’allestimento, come la cippatrice e la scortecciatrice, permette di incrementare notevolmente il valore aggiunto di prodotti come
ramaglie e cortecce, ritenuti secondari o di scarto.
Successivamente il materiale legnoso prodotto con le precedenti operazioni deve essere trasportato presso gli impianti di lavorazione.
I prodotti
Legname da opera: adeguatamente depezzato in fase di allestimento, viene trasferito presso
segherie ed industrie del legno per
la produzione di lavorati e semilavorati (segato, tondame, tranciato,
sfogliato, lamellare, mobili, ecc.).
Tali processi di lavorazione producono scarti di legno che possono
essere successivamente destinati
alla produzione di energia.
Legno da energia: il legno destinato ad alimentare impianti per la
18
produzione di calore e/o energia elettrica è disponibile in tre diverse
tipologie:
• Legna in pezzi: tronchetti di 20-40 cm di lunghezza, impiegati per
alimentare camini, stufe e caldaie a carica manuale. Risulta essere il
prodotto più remunerativo per le aziende agricole e boschive che lo
producono, anche di piccole dimensioni, poiché non comporta grossi
investimenti di tempo e risorse finanziarie e garantisce un buon guadagno netto.
Le operazioni di taglio, esbosco e depezzatura vengono effettuate con
l’impiego delle attrezzature normalmente in dotazione a ciascuna ditta
boschiva, come motoseghe, palorci, blonden, trattore e rimorchio,
spaccalegna professionale.
•
Cippato di legno: scaglie di 2-5 cm ottenute dallo sminuzzamento
della legna. È conveniente produrre cippato a partire da ramaglie, scarti di potatura e residui prodotti dalle industrie del legno, dei quali
viene notevolmente incrementato il valore aggiunto. Non è consigliabile, invece, destinare a cippato legname che potrebbe essere venduto
come legna a pezzi, poiché il prezzo di mercato del cippato è inferiore
ed è gravato dell’ammortamento del costo della cippatrice.
La produzione del cippato può rappresentare una buona integrazione
del reddito per le aziende che producono materiale legnoso di scarso
valore, come scarto delle proprie attività principali: ditte boschive
La filiera forestale legno-energia
Il materiale, prima dell’utilizzo, deve essere
sottoposto ad essiccazione per ridurne il contenuto di umidità, la
quale incide notevolmente sul potere calorico del legno. Maggiore
è l’umidità della legna e
maggiore è il calore utilizzato per fare evaporare l’acqua in essa contenuta, con perdita di
calore disperso in canna
fumaria insieme al
vapore prodotto.
Il materiale legnoso al momento del taglio ha generalmente un contenuto di umidità di circa il 60%; per ottimizzare la combustione è
necessario ridurre tale valore tra il 30% ed il 25%.
La legna in pezzi in genere raggiunge il grado di essiccazione ottimale in 18-24 mesi, lasciando circolare l’aria naturalmente all’interno delle cataste, debitamente protette dalle precipitazioni ed eventualmente sollevate da terra. È possibile ridurre anche della metà i
tempi per l’essiccazione della legna, accatastandola appena tagliata
in tronchetti di lunghezza non superiore ai 35 cm e riparandola dalla
pioggia.
Attualmente la legna a pezzi è venduta sul mercato al prezzo di circa
12 €/q.
19
La filiera forestale legno-energia
dedite alla produzione di legna a pezzi, aziende florovivaistiche e di
gestione del verde, industrie di lavorazione del legno.
Dall’esame di alcune esperienze già avviate è emerso che per l’operatore forestale può costituire un’interessante prospettiva di guadagno
la fornitura dell’intero servizio energia, cioè la fornitura non solo del
combustibile (cippato da materiali di scarto), ma anche del servizio di
gestione dell’impianto, soprattutto se la caldaia è realizzata dall’utente del servizio stesso, in quanto non costituisce un costo da ammortizzare per la ditta boschiva.
Il cippato è un ottimo prodotto per l’alimentazione di caldaie di
impianti di medie-grandi dimensioni, a caricamento automatico.
•
20
Pellets: cilindretti di 1-2 cm di lunghezza e diametro di circa 6 mm,
preparati con legno a basso contenuto d’umidità. I pellets o cilindretti
sono ottenuti mediate un processo di compressione e pressatura a
partire da legno di varia natura derivante dalla lavorazione di segheria
(segatura, sfridi di lavorazioni, cortecce ecc..), da lavori agro-forestali
(rami, residui di potatura ecc..) e da prodotti in legno a fine ciclo
(mobili, imballaggi, ecc.).
La miscelazione di diversi tipi di legno per la produzione dei pellets
deve essere attentamente studiata e mantenuta costante per non
compromettere i macchinari e per ottimizzare i tempi di essiccazione
del materiale.
La filiera forestale legno-energia
La produzione dei pellets è
prerogativa principalmente di
industrie del legno (segherie,
industrie per la produzione
degli imballaggi di legno,…),
che hanno a disposizione i
sottoprodotti dei processi
produttivi da utilizzare come
materia prima e possono
effettuare significativi investimenti, attualmente ammortizzabili con relativa facilità per l’elevato
valore raggiunto dal prodotto finale sul mercato.
I pellets possono essere impiegati come combustibili in stufe (per il
riscaldamento dell’aria) ed in caldaie (per il riscaldamento dell’acqua).
Il legno in pellets si trova in commercio in sacchi di piccole dimensioni (10-20 Kg), particolarmente adatti per l’uso familiare, in sacchi di
grandi dimensioni (anche maggiori di 100 kg) studiati per medi
impianti dotati di strutture di stoccaggio; per impianti di medie –
grandi dimensioni è commercializzato anche sfuso, consegnato tramite autobotti dotate d’impianto di pompaggio che lo immette direttamente nel silo di stoccaggio.
I vantaggi del legno in pellets sono:
a. la possibilità di programmare l’impianto;
b. il minor ingombro e la facilità di trasporto, unica fra le biomasse
legnose;
c. la semplicità di stoccaggio con assenza di fermentazione e di sviluppo di processi di biodegradazione;
d. la combustione ottimale con bruciatori o stufe apposite, che hanno
valori di emissione di sostanze inquinanti e di CO2 molto contenute.
Attualmente il legno in pellets, con umidità di circa il 7-10%, è disponibile sul mercato ad un prezzo di 0,30-0,40 €/Kg, la cui variazione è
determinata dalla crescente domanda, concentrata nel periodo autunno-inverno, a seguito dell’installazione di molte stufe a carattere familiare.
Il prezzo finale più elevato del pellets, rispetto alla legna in pezzi ed al
cippato, è indotto dal costo di produzione, influenzato soprattutto
dall’impiego energetico necessario per la compressione e trafilatura
del cilindretto.
21
Il Consorzio Forestale Lecchese
22
L’iniziativa di costituire un consorzio forestale, intrapresa congiuntamente dalla Provincia di Lecco e dalle Comunità Montane lecchesi, nasce dall’esigenza di sviluppare l’associazionismo tra proprietari e
conduttori forestali, pubblici e privati, per rilanciare le molteplici attività e servizi che il settore agro-silvo-pastorale può svolgere nel territorio
provinciale.
Il Consorzio ha lo scopo di promuovere lo sviluppo dell’attività agrosilvo-pastorale e la gestione delle risorse ambientali presenti nelle proprietà che gestisce.
Quale ente strumentale esso fornisce supporto ai consorziati per le funzioni da questi esercitate; potrà operare per la gestione programmata e
integrata delle attività di tutela, ricerca, sviluppo, valorizzazione e
gestione delle risorse ambientali, agro-silvo-pastorali ed energetiche
nell’ambito del territorio e delle competenze affidategli, tra le quali si
ricordano:
1. la conservazione, la difesa e la valorizzazione delle risorse forestali,
agricole e zootecniche, ivi compresa la fauna selvatica;
2. lo sviluppo dell’alpicoltura, attraverso il miglioramento e la valorizzazione dei pascoli, la lavorazione e la commercializzazione dei suoi
prodotti;
3. la tutela dell’ambiente naturale e in particolare il miglioramento dell’assetto idrogeologico dei terreni, anche mediante l’esecuzione di
opere e di lavori di sistemazione idraulico forestale;
4. la sperimentazione, la divulgazione, l’informazione, l’assistenza tecnica, la consulenza aziendale e la formazione professionale nei settori agricolo e forestale, del turismo rurale, nonché in quelli ambientali e delle risorse energetiche;
5. la gestione di iniziative, strutture ed impianti per la produzione, la
distribuzione e la vendita di energia da biomasse e in generale da
fonti rinnovabili
Tra le iniziative strategiche di medio periodo il Consorzio si prefigge di
organizzare e sviluppare il settore forestale provinciale, costruendo
nuove possibilità di sviluppo e di reddito per gli operatori del settore,
anche attraverso l’organizzazione e la gestione di una filiera locale
"legno - energia".
Questa filiera, attualmente non strutturata, consentirà di sviluppare
l’impiego delle biomasse forestali a scopo energetico, offrire un‘alternativa all’abbandono del bosco o alle utilizzazioni di "rapina", creare nuove
Il Consorzio Forestale Lecchese
prospettive al prodotto forestale di minor pregio (legname di scarsa qualità, cascami, potature,..). Indirettamente consentirà sia di valorizzare il
legno locale destinandolo agli usi più opportuni, compresa la parte oggi
considerata come “scarto” di lavorazione (cimali, residui di prima lavorazione, cascami di potature), sia di diffondere standard di buona gestione forestale, adottando un sistema di certificazione forestale.
Il raggiungimento degli obiettivi prefissati dipenderà dalla capacità di
valorizzare e ottimizzare tutti gli aspetti positivi e di potenziale sviluppo
del settore.
Già numerosi comuni nei quali sono presenti boschi di proprietà pubblica hanno deliberato l’adesione al Consorzio, delegandolo alla gestione
del proprio patrimonio forestale.
Al Consorzio possono aderire, in qualità di soci conferenti, anche le proprietà forestali private, la cui ampia frammentazione richiede tuttavia
un’opera di sensibilizzazione di medio-lungo periodo.
Conferire la gestione dei boschi al Consorzio non comporta infatti alcun
problema sui diritti di proprietà, che rimangono pieni e tutelati in capo
al legittimo proprietario.
L’aggregazione all’interno del Consorzio della proprietà forestale privata,
che rappresenta la maggior parte dei boschi della provincia di Lecco,
costituisce pertanto
un importante obiettivo di gestione coordinata e razionale di
queste risorse.
Anche le imprese che
svolgono attività affini e attinenti agli
scopi consortili, fra cui
quelli inerenti la filiera
bosco-legno-energia,
possono diventare soci
del Consorzio.
23
Il servizio energia
24
L’elevato livello di automazione raggiunto dalle caldaie a biomasse e la possibilità di monitorare a distanza il loro corretto funzionamento permette di abbattere notevolmente i costi di gestione e di
manutenzione degli impianti termici. Ciò rende economicamente interessante la vendita all’utenza dell’intero servizio energia (introdotto
con il D.P.R. 412/93), cioè un contratto mediante il quale un unico soggetto fornisce all’utenza l’energia termica richiesta, assumendosi il compito di realizzare e/o gestire la centrale termica, di fornire il combustibile, di provvedere alla manutenzione e alla gestione complessiva dell’intero impianto.
Le aziende agricole, in particolare, possono sfruttare l’opportunità offerta dalle normative vigenti che considerano la produzione e la cessione a
terzi di energia termica e/o elettrica prodotte da biomasse rientrante fra
le attività connesse a quella agricola.
Questo modello di gestione si sta affermando in Austria e vi sono già
realtà operanti anche in Lombardia e in altre regioni italiane.
La principale difficoltà che ostacola l’attivazione del servizio energia da
parte delle piccole aziende agricole e boschive della provincia di Lecco è
rappresentata dagli ingenti investimenti iniziali necessari per realizzare
gli impianti termotecnici.
Nel nord Italia ed in Lombardia questa difficoltà è stata superata sfruttando i finanziamenti pubblici specifici e la collaborazione tra imprese
boschive, termotecniche e imprenditori di altri settori (es. edilizia e industria), che hanno contribuito a sostenere il costo dell’impianto. Un esempio è l’inserimento di impianti di riscaldamento a biomassa in nuovi
complessi residenziali, dove il maggiore costo dell’impianto è ridistribuito sulle singole unità abitative ed è ammortizzato dagli acquirenti con il
risparmio energetico.
Prima di progettare e costruire impianti per la produzione di calore con
l’utilizzo di biomasse occorre effettuare alcune verifiche preliminari e
sviluppare opportune azioni informative.
La disponibilità locale di combustibile legnoso e la sua provenienza
(residui delle attività di taglio boschi, segatura proveniente dalla prima
lavorazione del legno in segheria, altri prodotti disponibili localmente
come residui di potatura, …) è uno dei primi aspetti da valutare.
La fase di progettazione vera e propria deve essere preceduta dall’individuazione di edifici idonei ad ospitare impianti a biomasse e da
azioni di informazione e divulgazione verso la comunità locale, che in
maniera diretta o indiretta sarà coinvolta dal progetto. La condivisione
Il servizio energia
ampia del progetto, infatti, facilita la comprensione delle finalità e dei
vantaggi che queste iniziative apportano.
Indispensabile per la buona riuscita dell’iniziativa è l’utilizzo di impianti termotecnici di elevata qualità, in particolare le caldaie, fornite da
ditte consolidate.
Le caldaie d’ultima generazione consentono di raggiungere livelli di efficienza termica superiore al 85%, con emissioni di anidride carbonica
inferiori a 200 mg/mc e polveri inferiori a 150 mg/mc. È opportuno
orientarsi, inoltre, su impianti dotati di sistemi automatizzati di carico, di
pulizia degli scambiatori di calore e di scarico delle ceneri.
25
Gli impianti termici
a biomassa
Introduzione
28
Con questa parte dell’opuscolo si intendono dare utili informazioni di base a quanti potrebbero avere interesse a prendere in considerazione l’installazione di un impianto termico alimentato a biomasse.
Sono descritti sinteticamente alcune tipologie di impianto e i loro principali componenti, corredati di alcune indicazioni di costo che, comprensibilmente, assumono valore puramente indicativo. Scopo principale di questa parte è di fare conoscere, quindi, lo stato della tecnologia
disponibile e le soluzioni impiantistiche che con essa si possono realizzare. Oggi, infatti, è possibile realizzare soluzioni termotecniche rispondenti ad esigenze specifiche e diversificate, facendo ricorso alle differenti tipologie di componenti base esistenti sul mercato ed al corretto
dimensionamento degli impianti.
Gli impianti possono essere distinti in:
piccoli impianti, dimensionati su una singola abitazione o su un
nucleo plurifamiliare, con potenza installata fino a 35 kw;
• medi impianti, con potenza nominale da 40 kw fino a 1 Mw, sufficienti per scaldare un nucleo rurale oppure un edificio ad uso pubblico (biblioteca comunale, scuola ecc.);
• grandi impianti collettivi con potenze di alcuni megawatt, collegati
ad una rete di teleriscaldamento;
•
I piccoli impianti sono principalmente a servizio di una singola abitazione o di un limitato numero di utenze, alimentati con legna in pezzi.
Nel caso più semplice sia ha un camino aperto, caricato con tronchetti
di legna, adatto a riscaldare piccole superfici; ha resa molto limitata e
comporta un elevato consumo di legna.
Negli ultimi anni l’evoluzione tecnologica si è concentrata soprattutto
sulle stufe a legna e sui caminetti chiusi. Le rese in calore ed i rischi
legati alla produzione di sostanze tossiche, quali il monossido di carbonio, sono ampiamente migliorati, raggiungendo livelli di assoluta sicurezza.
Questi impianti possono essere collegati a serbatoi d’acqua con funzione d’accumulatori di calore.
Le stufe e le caldaie domestiche sono costruite utilizzando principalmente due tecnologie:
1. le caldaie a tiraggio naturale, con carica diretta della legna nella
zona di combustione e la fiamma che si alimenta per convezione dal
basso verso l’alto. Queste stufe hanno un rendimento calorico massimo del 55 - 60%, con emissione in atmosfera di parte di gas incombusti e composti inquinanti;
2. le caldaie a fiamma inversa, con due camere: in quella superiore è
caricata la legna e in quella inferiore avviene la combustione (vds.
schema 3). A questa caldaia è abbinato un sistema d’aria forzata che
spinge i fumi nella camera di combustione sottostante dove, facilitata anche dalla presenza dell’ossigeno contenuto nell’aria immessa,
Gli impianti termotecnici
Prima di descrivere i componenti di un moderno impianto di produzione di calore è necessario definire le categorie dimensionali, in
quanto la tecnologia costruttiva varia considerevolmente a seconda
della potenza necessaria a riscaldare una singola abitazione, un edificio
condominiale, un piccolo nucleo di edifici o un intero paese.
29
Gli impianti termotecnici
30
avviene la completa combustione dei fumi e la liberazione dell’energia ancora contenuta in essi.
I principali vantaggi di questa tecnologia sono: l’ottimo rendimento
calorico con valori prossimi al 90%, l’immissione in atmosfera di gas
con scarso contenuto di composti inquinanti, la facile manutenzione
e un buon controllo del calore prodotto.
I medi e grandi impianti utilizzano principalmente cippato di legno,
che permette l’alimentazione automatica della caldaia. L’impianto è
costituito da un silos per lo stoccaggio del cippato, da una coclea di caricamento che trasporta il materiale al bruciatore e da un bruciatore a
fiamma inversa ad alto rendimento. Il costo di realizzazione dell’impianto ne consiglia l’installazione in strutture di medie dimensioni quali,
gruppi di case, scuole, strutture agricole.
I principali vantaggi dell’impianto sono: la completa automazione, la
buona resa calorica, la riduzione dell’immissione di anidride carbonica in
atmosfera, la robustezza e la semplicità di gestione. Gli aspetti limitativi
sono costituiti principalmente dal costo dell’intero impianto, in ragione
del quale si consiglia la verifica economica prima della realizzazione.
In sintesi un impianto di medie e grandi dimensioni è costituito da:
a. aree di stoccaggio, coperte o a cielo aperto, per il deposito del materiale cippato, di dimensioni adeguate al consumo previsto, che è nell’ordine di centinaia di tonnellate/anno. Il dimensionamento del silos di
stoccaggio dovrà tener conto della frequenza dell’approvvigionamento
(mediamente 2 – 3 settimane);
b. sistema automatico d’alimentazione, che trasporta il combustibile
dal silos al bruciatore;
c. sistema di carico a griglia mobile;
d. bruciatore ad alto rendimento;
e. sistemi informatizzati di controllo e gestione del processo di combustione, dell’energia prodotta, dell’eventuale malfunzionamento;
f. sistemi ausiliari di riscaldamento, a combustibili fossili o biomasse,
che assicurano la fornitura di calore in caso di avarie dell’impianto
principale.
Gli impianti così realizzati consentono una serie di vantaggi rispetto agli
impianti familiari, legati alla possibilità di ottenere la completa automazione, una migliore resa calorica, un’elevata riduzione dell’immissione di
anidride carbonica in atmosfera e la riduzione dei costi gestionali.
Gli impianti termotecnici
Questi impianti, quando raggiungono produzioni superiori al megawatt,
sono normalmente collegati ad una rete locale di teleriscaldamento,
ossia una rete sotterranea di tubature coibentate che servono a consegnare il calore, sotto forma d’acqua calda, ai vari edifici distanti tra loro
da decine a miglia di metri. Il calore così fornito sarà utilizzato tramite
appositi scambiatori, generalmente forniti dalla stessa ditta che gestisce
l’impianto a biomasse.
Attualmente esistono già numerosi impianti con produzione di alcuni
megawatt di energia termica, che riscaldano interi paesi o estese località montane. Tra i più rappresentativi si citano gli impianti di teleriscaldamento di Tirano e Sondalo (SO), quello di La Villa (BZ), quelli d’Ormea
e Zubiena (BI) e numerosi altri in provincia di Torino.
Lo schema-tipo di un moderno impianto
I moderni impianti, che garantiscono un elevata resa calorica con consumi limitati di biomassa, sono costituiti da vari componenti integrati,
che ne permettono la piena automazione.
Schema 1: Schema-tipo impianto termotecnico
31
Gli impianti termotecnici
Lo schema-tipo di un impianto termico a biomasse comprende le
seguenti parti:
1. generatore di calore;
2. vaso di espansione aperto;
3. accumulatore termico;
4. impianto di riscaldamento;
5. bollitore sanitario.
6. deposito per il combustibile
1. Generatori di calore
Esistono due diverse tipologie di generatori di calore a combustibili
legnosi: le caldaie alimentate con legna in pezzi, a carica manuale, e le
caldaie a combustibili triti come cippato e pellets.
L’efficienza di un generatore di calore è ottimizzata da:
• tecnologia avanzata di costruzione;
• corretto dimensionamento rispetto alle esigenze dell’utenza;
• corretta installazione e regolazione dell’impianto;
• corretto utilizzo dell’impianto da parte dell’utenza;
• disponibilità costante di combustibile legnoso di qualità, a basso contenuto in umidità.
Le caldaie a legna sono indicate per il riscaldamento di superfici fino a
circa 500 mq, con potenze nominali di circa 35-40 kW.
Sul mercato è disponibile un’ampia gamma di caldaie a legna con potenze nominali da 10 fino a 200 kW.
I dati illustrati nel grafico n. 1 mostrano come il costo unitario di un
impianto a legna diminuisce al crescere della potenza della caldaia
installata e come il miglior rapporto prezzo/potenza si ottiene con caldaie di 35-50 kW. Con caldaie di potenza superiore è necessario ricordare che, poiché la carica del combustibile è manuale, può richiedere notevole impegno da parte dell’utente.
32
Gli impianti termotecnici
Schema 2: Stufa a legna
Grafico 1: Costi impianto a legna
Euro/kW
500
450
400
350
300
250
200
150
100
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Potenza caldaia (kW)
I costi segnalati sono indicativi e si riferiscono all’acquisto di caldaia a legna, accumulatore termico, bollitore sanitario e centralina di controllo (Iva esclusa)
33
Gli impianti termotecnici
Lo sviluppo tecnologico degli ultimi anni ha consentito la costruzione di
caldaie a legna decisamente più efficienti rispetto ai vecchi impianti. Le
caldaie a legna di ultima generazione presentano il sistema di combustione a fiamma inversa, che permette di recuperare il calore contenuto nei
gas prodotti durante la prima fase Schema 3: Caldaia a legna
della combustione, prima che vengano Combustione a fiamma inversa
liberati nell’atmosfera. Tali caldaie si
compongono di un vano magazzino
in cui viene deposta la legna da ardere, con una griglia alla base che lo
mette direttamente in comunicazione
con la camera di combustione sottostante. La combustione viene innescata mediante l’aria primaria introdotta
nel vano magazzino, appena al di
sopra della griglia. La legna alla base
della pila inizia a bruciare producendo
braci e gas, come monossido di carbonio e idrogeno.
I gas prodotti durante la pirolisi vengono risucchiati verso il basso, attraverso la griglia, per effetto della depressione che si crea nella camera di combustione sottostante, dove completano il processo di combustione per
effetto dell’aggiunta di aria secondaria. Il calore sprigionato dalla combustione dei gas viene utilizzato per riscaldare l’acqua attraverso uno scambiatore di calore, mentre i gas residui vengono definitivamente allontanati.
Le diverse fasi della combustione del legno
Legno
Aria primaria
Essiccazione (20-150 °C)
1a fase
Gassificazione e pirolisi (< 600 °C)
2a fase
Ossidazione (> 800 °C)
3a fase
Calore
4a fase
Carbone di legna
Aria secondaria
Fumi
34
Gli impianti termotecnici
Nel sistema a fiamma inversa la combustione avviene procedendo dall’alto verso il basso, in direzione antigravitazionale. Ciò consente di bruciare progressivamente solo il materiale legnoso a diretto contatto della
griglia e permette di controllare al meglio la combustione, ottimizzando
il rendimento e riducendo le emissioni di sostanze inquinanti, attraverso
la regolazione dell’aria con l’impiego della sonda lambda.
Le caldaie a cippato, con potenze nominali a partire dai 100 kW, sono
particolarmente adatte per la realizzazione di impianti di medie e grandi dimensioni, anche a servizio di numerose utenze collegate al generatore di calore tramite la rete di teleriscaldamento.
Il costo unitario di un impianto a cippato diminuisce al crescere della
potenza della caldaia installata e il miglior rapporto prezzo/potenza si
ottiene utilizzando caldaie con potenze superiori a 750 kW. Tale potenza è sufficiente per garantire il servizio energia ad un’utenza di circa
20.000 m3 (equivalenti a circa 60 appartamenti).
35
Gli impianti termotecnici
Schema 4: Caldaia a cippato
Gli impianti a cippato si caratterizzano per la presenza della caldaia (1)
collegata al silos, contenente il legno sminuzzato (4), mediante un sistema automatico (3-5) per la raccolta ed il trasporto del combustibile. Per
evitare che la fiamma possa arrivare al silos, in caso di malfunzionamento dell’impianto, si interrompe la continuità delle condotte per il
trasporto del combustibile predisponendo all’uopo adeguati sistemi di
sicurezza (2).
In base alla potenza della caldaia e all’autonomia di combustibile che si
vuole garantire all’impianto, il silos contenete il cippato può avere diverse dimensioni: da piccoli serbatoi facilmente collocabili all’interno del locale
caldaia fino a grossi depositi interrati e/o
capannoni.
36
L’evoluzione tecnologica consente la
realizzazione di impianti a cippato altamente meccanizzati:
• carico automatico del combustibile
dal sito di stoccaggio;
• accensione programmabile automatica;
• estrazione automatica della cenere;
• pulitura automatica delle condotte di
allontanamento dei fumi (caldaie
moderne);
• regolazione automatica mediante
sonda lambda e conseguente modulazione del carico di combustibile e della
fiamma.
Gli impianti termotecnici
Gli impianti di riscaldamento a cippato, grazie all’elevato livello di automazione raggiunto ed alla semplicità del ciclo produttivo del cippato,
consentono l’attivazione del servizio energia (vds. Parte I) anche da parte
di aziende agro-forestali. Tale servizio permette di abbattere notevolmente i costi di gestione e di manutenzione degli impianti termici, rendendo economicamente interessante la vendita di calore all’utente. Il
soggetto che si incarica di erogare il servizio energia si impegna a realizzare e/o a gestire la centrale termica, a fornire il combustibile e la
manodopera specializzata per la manutenzione ed il controllo dell’intero impianto.
Schema 5: Caldaia a cippato/pellets
Le caldaie a pellets sono tecnologicamente avanzate ed offrono notevoli vantaggi sia rispetto alle caldaie a legna sia rispetto a quelle alimentate a cippato.
Rispetto alle caldaie a legna, in particolare, offrono il vantaggio di essere totalmente automatizzate anche per quanto riguarda il carico del
combustibile. Rispetto alle caldaie a cippato garantiscono un potere
calorico superiore (pellets 4,8 kW/kg, cippato al 30% di umidità 3,4
kW/kg) ed una più alta densità energetica (pellets 3.200 kW/m3, quattro
volte quella del cippato, pari a circa 800 kW/m3).
I pellets si comportano come un fluido e questa proprietà rende più semplice la movimentazione del combustibile, che può essere pompato
all’interno delle condutture ed ottimizza il funzionamento degli impian-
37
Gli impianti termotecnici
to in fase di accensione e spegnimento, rendendo opzionale l’installazione dell’accumulatore termico.
Un altro vantaggio delle caldaie a pellets consiste nella possibilità di
poterle facilmente convertire a gasolio tramite la semplice sostituzione
del bruciatore, senza ulteriori interventi sugli impianti.
In Italia le caldaie a pellets vengono impiegate quasi esclusivamente per
la realizzazione di impianti termotecnici di piccole e medie dimensioni,
soprattutto in alternativa alle caldaie alimentate con legna a pezzi, proprio perché garantiscono un alto rendimento in calore, sono completamente automatizzate e risultano facilmente convertibili a gasolio.
Per la realizzazione di impianti di dimensioni medio-grandi vengono preferite le caldaie a cippato, poiché il minore rendimento in calore è adeguatamente compensato dal costo decisamente inferiore e più costante
del combustibile:
2. Il vaso di espansione aperto
Il vaso di espansione aperto costituisce un’efficace sistema di sicurezza
per evitare che il calore prodotto in eccesso dalla caldaia danneggi l’intero impianto. Si tratta sostanzialmente di un vaso che permette il rilascio di vapore acqueo nell’atmosfera qualora, in mancanza di energia
elettrica o a causa di un qualunque altro guasto, il calore prodotto dalla
caldaia non possa essere utilizzato dalle utenze collegate e rischi di surriscaldare l’intero impianto. Le caldaie alimentate con materiali legnosi,
soprattutto legna e cippato, non sono in grado, infatti, di arrestare
immediatamente la produzione di calore; la temperatura dell’acqua, che
può raggiungere rapidamente i 100°C, potrebbe compromettere in tal
caso il corretto funzionamento di alcuni componenti dell’impianto. In
presenza di un accumulatore termico il vaso di espansione aperto costituisce un ulteriore sistema di sicurezza a servizio dell’impianto termico.
38
3. L’accumulatore termico
L’accumulatore termico consiste in un serbatoio chiuso e coibentato in
grado di immagazzinare il calore (sottoforma di acqua calda) quando non
viene richiesto dall’utenza. Il serbatoio può avere una capacità da 500 a
5000 litri e deve essere dimensionato in base alla potenza del generatore
di calore a cui è collegato. Esso non costituisce un componente indispensabile dell’impianto ma il suo impiego, diffuso ormai da anni nei Paesi più
all’avanguardia nell’installazione di impianti termici a biomasse, come
Svizzera, Austria e Germania, ne ha dimostrato i notevoli benefici:
•
•
•
•
evita lo spreco del calore prodotto dalla caldaia quando non viene utilizzato dall’utenza;
riduce le condense all’interno del sistema di allontanamento dei fumi
garantendone una maggiore durata nel tempo;
garantisce la disponibilità immediata del calore immagazzinato appena viene riattivato l’impianto da parte dell’utenza;
riduce il consumo di combustibile;
permette di integrare il calore prodotto dall’impianto a biomasse con
il calore prodotto con altri sistemi (es. pannelli solari).
Gli impianti termotecnici
•
L’elevata efficienza dell’impianto, in presenza dell’accumulatore termico,
e la maggiore durata nel tempo del sistema ne rende vantaggiosa l’installazione anche a fronte degli alti costi aggiuntivi per l’acquisto del
serbatoio e per la predisposizione dello spazio necessario per ospitarlo
nel locale caldaia.
4. L’impianto di riscaldamento
L’impianto di riscaldamento costituisce il terminale dell’energia termica
prodotta dall’impianto per riscaldare l’edificio. È normalmente costituito
da radiatori a parete o da tubature poste al di sotto dei pavimenti.
5. Il bollitore sanitario
Il bollitore sanitario, comunemente detto boiler, consiste in un serbatoio
fornito di uno scambiatore di calore che permette di riscaldare l’acqua
sanitaria destinata all’utenza. Negli impianti provvisti di scambiatore
termico l’acqua sanitaria, soprattutto nelle stagioni più calde, può essere riscaldata senza riaccendere la caldaia. Alcuni modelli di accumulatore termico sono dotati di boiler o di scambiatori di calore incorporati, con
installazione di un unico componente.
6. Il deposito del combustibile
Per assicurare il funzionamento degli impianti a biomasse è necessario
prevedere adeguate aree coperte per il deposito del combustibile, sia
esso legna in pezzi, cippato o pellets. In particolare, per lo stoccaggio del
materiale cippato e pellets, il serbatoio del combustibile dovrà essere
proporzionato alle specifiche caratteristiche dell’impianto. Il dimensionamento del silos dovrà, infatti, tener conto della frequenza dell’approvvigionamento, che non è giornaliero ma ad intervalli più lunghi (mediamente ogni 2 – 3 settimane).
39
Aspetti economici
Al fine di valutare la convenienza del ricorso alle biomasse per la
produzione di energia si forniscono i dati relativi al costo unitario
dei diversi combustibili a disposizione sul mercato, rapportati al potere
calorico espresso in KWh:
Combustibile
Prezzo
unitario
Potere
calorico
Prezzo KWh
Prezzo
100 KWh
Gasolio
0,96 €/l
10 KWh /l
0,096 €/ KWh
9,6 €
Gas liquido
1,59 €/Kg
11,9 KWh /Kg
0,133 €/ KWh
13,3 €
Gas metano
0,666 €/m
9,79 KWh /m
0,068 €/ KWh
6,8 €
Pellets
0,28 €/Kg
4,8 KWh /Kg
0,059 €/ KWh
5,9 €
Legna a pezzi (mista)
0,12 €/Kg
4,32 KWh /Kg
0,028 €/ KWh
2,8 €
Cippato (30% um.)*
0,054 €/kg
3,40 KWh /kg
0,0158 €/ KWh
1,58 €
3
3
Fonte: Centro tutela Consumatori utenti Alto Adige – Dati Ottobre 2006 * Dati forniti da Aiel ed Agenbiella.
Dai dati riportati nella tabella il cippato risulta il più conveniente. In realtà la scelta del tipo di caldaia da installare è condizionata da diversi fattori, quali il costo del combustibile, la superficie da riscaldare, la disponibilità di spazi, la disponibilità economica per la realizzazione degli
impianti.
Quando è conveniente un impianto?
Gli impianti a cippato sono convenienti per superfici domestiche
non inferiore a 400 - 600 m2. Al di sotto di questi valori, infatti, difficilmente si riesce ad ammortizzare il costo dell’impianto.
Le caldaie a legna, efficienti anche con superfici inferiori alle precedenti, presentano alcuni svantaggi: sono a carica manuale, richiedono l’installazione di un accumulatore termico che occupa notevole
spazio, ma che è necessario per conservare il calore durante le pause
dell’impianto.
Le caldaie a pellets offrono notevoli vantaggi pratici: sono programmabili, hanno un alto rendimento utilizzando combustibile fortemen-
40
Prezzo
unitario
Potere
calorico
Prezzo KWh
Prezzo
100 KWh
Legna a pezzi (mista)
0,12 €/Kg
4,32 KWh/Kg
0,028 €/kWh
2,8 €
Pellets
0,28 €/Kg
4,8 KWh/Kg
0,059 €/kWh
5,9 €
Cippato (30% um.)*
0,054 €/kg
3,40 KWh/kg
0,0158 €/kWh
1,58 €
Combustibile
Aspetti economici
te essiccato e, inoltre, sono facilmente riconvertibili a gasolio con la
sostituzione del solo bruciatore. Il principale inconveniente rappresentato da questo tipo di impianto è la scarsità del combustibile (pellets), il cui costo è in continua ascesa.
Fonte: Centro tutela Consumatori utenti Alto Adige – Dati Ottobre 2006 * Dati forniti da Aiel ed Agenbiella.
41
Come scegliere ed utilizzare
correttamente un impianto di
riscaldamento a biomasse
Per progettare un impianto di riscaldamento a biomasse bisogna per prima cosa calcolare il reale fabbisogno di calore dell’utenza. Esso dipende da diversi fattori:
• destinazione d’uso dell’immobile: le esigenze termiche
(temperatura media e distribuzione del calore nell’arco
della giornata) di edifici residenziali sono diverse da
quelle di edifici destinati ad ospitare uffici, scuole, attività commerciali, artigianali o industriali;
• dimensioni dell’immobile: il fabbisogno termico è proporzionato alle dimensioni dell’edificio, ma è condizionato anche dalla distribuzione interna degli spazi
(numero vani, esposizione, destinazione d’uso, ecc);
• livello di coibentazione dell’edificio: l’impiego di materiali e componenti isolanti per la realizzazione di infissi,
tetti e muri perimetrali, nonché il corretto posizionamento dei radiatori, incidono notevolmente sull’efficienza del sistema di riscaldamento;
• ubicazione ed esposizione: la zona altimetrica (montagna, collina o pianura) e l’esposizione al sole, fanno variare significativamente i fabbisogni termici di un edificio.
Fabbisogno annuo di legna
per riscaldare due edifici
con diverso livello di coibentazione:
1. fabbisogno energetico orario del fabbricato:
a. per edificio di 5 vani mal coibentato: 15 kWh
b. per edificio di 5 vani ben coibentato: 8 kWh
2. tempo di funzionamento annuo dell’impianto:
1600 h
(impianto funzionante 12 h/giorno nei 3 mesi più
freddi e 6 h/giorno nei 3 mesi autunno-primaverili);
3. fabbisogno energetico annuo del fabbricato:
a. per edificio di 5 vani mal coibentato: 24.000 kWh
b. per edificio 5 vani in ben coibentato: 12.800 kWh
42
5. fabbisogno annuo di legna:
a. edificio di 5 vani mal coibentato: circa 100 q di legna ± 10q
(24.000 kWh x 0,4 Kg/kWh = 9.600 Kg)
b. edificio di 5 vani ben coibentato: circa 52 q di legna ± 8q
(12.800 kWh x 0,4 Kg/kWh = 5.120 Kg)
Il calcolo può essere fatto per ciascun generatore di calore e per ciascun combustibile, utilizzando il valore del potere calorico del combustibile ed il rendimento medio del generatore di calore installato.
Elaborazione da Ipla . Istituto per le piante da legno e l’ambiente – Torino
Stabilito il fabbisogno di calore durante l’intero anno è bene non installare caldaie sovradimensionate, poiché quelle di ultima generazione
esprimono il migliore rendimento funzionando al massimo regime. Una
caldaia sovradimensionata andrebbe spesso in pausa e favorirebbe la
formazione di condensa che danneggerebbe l’impianto e ne limiterebbe
la durata.
La scelta della caldaia è inoltre condizionata dal tipo di combustibile
che si intende utilizzare: il potere calorico del combustibile e, conseguentemente, il rendimento della caldaia è condizionato dall’umidità del
combustibile impiegato.
Come scegliere ed utilizzare correttamente un impianto di riscaldamento a biomasse
4. quantità di legna a pezzi, stagionata 2 anni, necessaria per produrre 100 kWh:
circa 40 Kg
[Potere calorico legna a pezzi: 4,32 kWh/Kg; Rendimento medio
caldaia di ultima generazione: 0,60 (100 kWh x 1/4,32 Kg/kWh x
1/0,60 = 38,58 Kg)]
Come mostra il grafico n. 2 il potere calorico di un materiale legnoso cresce al diminuire del grado di umidità. Le moderne caldaie hanno un
ottimo rendimento con umidità del combustibile inferiore al 30%. Il pellets in commercio ha un contenuto di umidità standardizzato e garantito di circa il10-15%; nel cippato e nella legna, invece, l’umidità è
influenzata da diversi fattori, tra cui la specie forestale, le modalità e la
durata della stagionatura.
43
Come scegliere ed utilizzare correttamente un impianto di riscaldamento a biomasse
44
Grafico n. 2: Potere calorico in funzione del contenuto d'acqua
Potere calorico
in Kwh/kg
6
5
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
70
75
contenuto di acqua %
Qualora si utilizzasse cippato o legna come combustibile, senza la garanzia di disporre di prodotto con umidità inferiore al 25%, potrebbe rendersi opportuno un leggero sovradimensionamento della caldaia.
La gestione dell’impianto termico richiede alcuni accorgimenti per
ottimizzarne il funzionamento:
• monitorare il corretto funzionamento delle diverse parti dell’impianto termico e del generatore di calore (sistemi di regolazione, pannelli
di controllo, bruciatore, sistema di smaltimento fumi);
• utilizzare materiali legnosi di qualità, stagionati e stoccati in luoghi
asciutti ed areati, con basso contenuto di umidità. È necessario evitare di utilizzare le caldaie a legna e a cippato come “inceneritori familiari” di rifiuti domestici, poiché la combustione di materiali contenenti sostanze diverse dal legno compromette il rendimento termico e
l’efficienza del sistema di allontanamento dei fumi, con possibile emissioni in atmosfera di sostanza inquinanti;
• effettuare la manutenzione periodica dei diversi componenti, prestando particolare attenzione alla pulizia del sistema di allontanamento dei fumi, della canna fumaria e della camera di combustione.
Tipologia generatore di calore
Prezzo medio (€)*
Stufa a tronchetti
1.600,00 - 4.000,00
Stufa a pellets
1.600,00 - 3.500,00
Caminetti tradizionali
400,00 – 1.000,00
Caminetti a circolazione d’aria
1.200,00 – 2.200,00
Termocamini ad acqua
1.600,00 – 3.000,00
Caldaie a tronchetti a fiamma rovesciata soffiata
3.000,00 – 20.000,00
Caldaie a tronchetti a fiamma rovesciata aspirata
3.500,00 – 20.000,00
Caldaie a cippato o a pellets
ad alimentazione automatica da 30 a 60 kW
600,00 – 1.000,00 €/kW
Caldaie a cippato o a pellets
ad alimentazione automatica da 60 a 200 kW
400,00 –750,00 €/kW
Fonte: Ipla - Istituto per le piante da legno e l’ambiente – Torino
* I prezzi sono riferiti ai soli generatori comprensivi dei circuiti anticondensa, esclusi accessori, impianto e particolari estetici
Come scegliere ed utilizzare correttamente un impianto di riscaldamento a biomasse
Prezzi medi orientativi dei generatori di calore presenti sul mercato
45
I vantaggi ambientali
Le innovazioni tecnologiche hanno consentito di migliorare le prestazioni delle caldaie alimentate con materiali legnosi, sia in termini di rendimento calorico e di automazione del sistema, sia in termini
di contenimento delle emissioni di sostanze inquinanti in atmosfera. In
particolare l’introduzione nei generatori di calore a legno, con combustione a fiamma inversa e sonda lambda, ha permesso di diminuire considerevolmente le immissioni in atmosfera delle polveri totali, dei componenti organici volatili e, soprattutto, del monossido di carbonio.
Grafico n. 3: Emissioni combustibile legno (mg/MJ)
6000
Sox
1000
Nox
CxHy
CO
Polveri
366
10
50
70
legname ciocchi
vecchia tecnologia
46
10
42
9
14
legname ciocchi
nuova tecnologia
10
45
2
16
4
legno sminuzzato
Gli impianti funzionanti a legna, sebbene non incidano sull’aumento di
C02 in atmosfera, emettono durante la combustione altre sostanze considerate inquinanti, in quantità differente rispetto ai combustibili fossili.
Rispetto alle caldaie alimentate a combustibili tradizionali, le caldaie a
cippato/pellets hanno: emissioni di ossidi di zolfo (SOX) simili o inferiori,
emissioni di ossidi di azoto (NOX) e di monossido di carbonio (CO) simili
o superiori, emissioni di polveri e di composti organici volatili più alte,
anche se entro i limiti normativi (DPCM 8 marzo 2002).
L’anidride carbonica emessa in atmosfera da caldaie a legna è circa 270300 mg/kWh, a fronte dei 15-23.000 mg/kWh emessi dalle caldaie a
combustibili fossili (gas naturale, gasolio, olio combustibile).
Al fine di ridurre le emissioni in atmosfera degli impianti termotecnici a
legna, la ricerca si sta concentrando, in particolare, sull’individuazione di
tecnologie in grado di abbattere le emissioni di monossido di carbonio,
polveri totali e composti organici volatili.
L’utilizzo di materiale legnoso, come combustibile in impianti termotecnici adeguatamente dimensionati e monitorati, offre notevoli vantaggi,
in quanto:
• è una fonte di energia rinnovabile;
• è disponibile localmente;
• rispetta le normative vigenti in materia di emissioni in atmosfera;
• permette l’impiego di caldaie e strumentazioni ad alta tecnologia;
• offre soluzioni economicamente vantaggiose;
• stimola la gestione delle aree boscate locali, favorendo da un lato la
difesa e la manutenzione idrogeologica del territorio e, dall’altro, lo
sviluppo economico di attività agricole e forestali altrimenti marginali;
• permette di differenziare le fonti energetiche con vantaggi ambientali ed economici.
I vantaggi ambientali
Conclusioni
47
Indirizzi utili
Consorzio Forestale Lecchese
Via Fornace Merlo, 2
23816 Barzio (Lc)
Volumi realizzati dal Servizi Agricoltura e Foreste
della Provincia di Lecco
La spesa in fattoria *
L’agricoltura lecchese - Rapporto sulle attività del 2002 *
L’agricoltura lecchese - Rapporto sulle attività del 2003 *
Collana Pr.i.m.a.v.e.r.a.:
Agriturismo in provincia di Lecco - Idee per lo sviluppo e la valorizzazione *
Sicurezza e salute in agricoltura - Informare, prevenire, proteggere *
La gestione dei reflui d’allevamento per la valorizzazione delle risorse aziendali
Il florovivaismo lecchese - Prodotti e servizi del comparto
I funghi in provincia di Lecco - Conoscenza e valorizzazione delle risorse
Antiche varietà frutticole lecchesi - Conoscere e valorizzare l’agro-biodiversità *
I suoli della Brianza lecchese - Caratteri agronomici *
Gli alberi monumentali della provincia di Lecco * **
Multifunzionalità in agricoltura: dai concetti alle opportunità *
* Volumi consultabili su www.provincia.lecco.it
(percorso di accesso: www.provincia.lecco.it/settore.php?IDSettore=8)
** Disponibile anche il sito internet tematico
(percorso di accesso: www.provincia.lecco.it/settore.php?IDSettore=8)
www.provincia.lecco.it
Impaginazione e stampa: GraficheCola - Lecco (www.grafichecola.it)