Sviluppo di una tecnologia di produzione
energetica cogenerativa a piccola taglia
tramite gassificazione di biomasse, anche
di rifiuto, additivate con clean-coke
REPORT FINALE
Giugno 2008
1
Introduzione
L'implementazione di una tecnologia di produzione energetica
cogenerativa, tramite gassificazione di biomasse, si adatta alle
necessità territoriali, ambientali e logistiche della Regione Liguria
• Bilancio nullo di CO2
• Impianto di piccola taglia (distribuzione della generazione sul territorio)
• Possibilità di replicare agevolmente tale tipologia d'impianto
• Appetibilità economica crescente degli impianti a fonti rinnovabili (aumento costo
combustibili fossili, forme di incentivazione, perfezionamento tecnologico)
• Integrazione con filiere produttive consolidate
• Limitata necessità di competenza per la conduzione
• Recupero di terreni degradati / smaltimento residui agricoli e forestali
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La biomassa
Si intende per biomassa ogni sostanza organica non fossile di origine
animale o vegetale disponibile su base rinnovabile e con un intrinseco
contenuto energetico di tipo chimico.
Fonti residuali:
residui della produzione agricola, divisi in scarti della produzione e scarti della lavorazione
●residui forestali e della produzione di legname
●residui animali (letame)
●sottoprodotti o scarti dell'industria agro-alimentare
•scarti della catena di distribuzione e dei consumi finali (rifiuti organici)
●
Colture energetiche:
coltivazioni energetiche in terreni agricoli in eccedenza, una volta soddisfatta la domanda
di prodotti agricoli
●coltivazioni energetiche in terreni degradati o ricavati dalla deforestazione.
●
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La gassificazione
La gassificazione è la conversione di combustibili liquidi o solidi in
prodotti gassosi ( miscele di monossido di carbonio, anidride carbonica,
metano, idrogeno e vari idrocarburi a catena lunga ) eseguita per
reazione con aria, ossigeno, vapore o loro miscele
L’uso di aria produce un gas avente potere calorifico di 5,5-7,5 MJ/Nm3 che può essere
agevolmente utilizzato in caldaie o in motori a combustione interna
Problematiche di interesse tecnico legate a:
●
scelta/ottimizzazione del tipo di biomassa da utilizzare;
●
difficile controllo della dinamica della reazione all’interno del gassificatore;
•presenza di contaminanti, tra cui idrocarburi a catena lunga (TARs) che condensano
quando il gas viene raffreddato, causando danni alle parti meccaniche degli impianti.
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L'impianto sperimentale (1/3)
Il processore è un gassificatore
pirolitico di biomassa (Modello
WB G15 Caema-Ankur) di tipo
“downdraft”
Il processore si compone
macroscopicamente di tre
elementi principali:
zona di carico
●
tramoggia
●
reattore
●
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L'impianto sperimentale (2/3)
Processi termochimici
nel processore:
●essiccazione
●pirolisi
●combustione
●riduzione.
innescati
Il lavaggio
del gas viene effettuato mediante
uno scrubber, un filtro a sabbia ed un filtro a
maniche.
L’area di generazione di potenza è
costituita da un cogeneratore Fieldmarshall da
2500 cc
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L'impianto sperimentale (3/3)
Configurazione originaria
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Modifiche iniziali all'impianto
●
sostituzione del motore generatore con un aspiratore che simuli il
tiraggio del motore stesso
●
coibentazione del processore
●
realizzazione di
alloggiamenti per l'inserimento
di sonde di
temperatura
●
sostituzione dei trasduttori di pressione
●
realizzazione di prese per lo spillamento del gas a monte e a valle
della batteria di filtri
●
rimozione della coclea di alimentazione
●
accurata pulizia interna
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Parametri monitorati (1/2)
Scrubbers (sezione di lavaggio)
Processore di gassificazione:
profilo di temperatura interno
•temperatura acqua di circolazione
temperatura di uscita del gas dal processore
•pressione dell'acqua di circolazione
pressione del gas all'uscita dal processore
•portata dell’acqua di circolazione
●
●
●
pressione interna al processore
●
composizione chimica gas
●
composizione condense
●
composizione ceneri
●
Cogeneratore
Filtro a sabbia e a maniche
valore della pressione differenziale monte/valle
●
•composizione fumi
•carico termico recuperabile
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Parametri monitorati(2/2)
Miscela di combustibili in ingresso
caratteristiche chimico -fisiche (densita, umidità, pezzatura, potere calorifico)
●
Aria gassificante
rapporto aria/miscela di combustibili
●
Ceneri e condense
caratteristiche chimico - fisiche (densità, analisi elementare, metalli pesanti)
●
Gas
temperatura
●composizione
●caratteristiche chimico-fisiche
●
Misura di portata per tutti le voci considerate
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Strumentazione di misura
termocoppie
●
Tersid Chromel/Alumel
(K) modello MTS-10643-K-400
manometri
●
digitali
differenziali
Digitron PM-20
misuratore di portata
●
“a ventola”
Testo 416
chiller
●
a
temperatura
controllata
ColeParmer Polystat EW-12910
micro gascromatografo
●
Chrompack CP2002
ventilatore
●
centrifugo
a
bocca
tonda C.IM.I. LM-100-A
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Progetto della sperimentazione
Fasi essenziali della sperimentazione
caratterizzazione dei biocombustibili
 prove preliminari (miscela cippato – clean coke),
 campagna prove dettagliata (miscela cippato – clean coke),
 prove con biomasse alternative (colza – girasole),
 accoppiamento con motore a combustione interna.
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Caratterizzazione biocombustibile (1/9)
La campagna di prove ha previsto l’utilizzo di quattro diverse miscele
di cippato/carbone di legna:
 100% cippato di legna,
 90% cippato di legna e 10% carbone di legna,
 80% cippato di legna e 20% carbone di legna,
 70% cippato di legna e 30% carbone di legna.
Preliminarmente, è stata condotta la fase di caratterizzazione di tali miscele,
analizzando dapprima i singoli componenti: il cippato ed il carbone di legna.
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Caratterizzazione biocombustibile (2/9)
Cippato di legna
Per quanto concerne la caratterizzazione del cippato di legna sono stati monitorati i
seguenti parametri:
 umidità
 massa volumica
 peso
 potere calorifico
 provenienza
 pezzatura
La caratterizzazione è stata effettuata su di una popolazione parziale di biocombustibile.
Alcune misurazioni come peso, volume e densità sono state effettuate su campioni di 3 kg
ciascuno, mentre altre come contenuto idrico e potere calorifico inferiore su campioni da 200
g ciascuno.
Le misure della pezzatura sono state effettuate su una popolazione costituita da 1000
elementi di cippato per ogni campione.
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Caratterizzazione biocombustibile (3/9)
Cippato di legna – contenuto idrico
L’analisi del contenuto idrico è stata condotta su una popolazione di 5 campioni di
cippato.
Per ogni campione tale parametro è
stato misurato portando il cippato alla
temperatura
di
120°
C
e
mantenendola per un tempo di circa 8
ore.
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Caratterizzazione biocombustibile (4/9)
Cippato di legna – massa volumica e peso
Le misurazioni della massa volumica e del peso sono state
effettuate utilizzando un contenitore rigido avente un volume di
0,012 m3.
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Caratterizzazione biocombustibile (5/9)
Cippato di legna – potere calorifico inferiore
Determinazione tramite utilizzo di
correlazioni empiriche
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Caratterizzazione biocombustibile (6/9)
Cippato di legna – pezzatura
Da ogni campione di cippato analizzato (N° = 5) è stato prelevato un’ulteriore
campione di 1000 pezzi di cui si è misurato la composizione fisica (presenza di
corteccia o meno), la lunghezza e la larghezza.
Picco di concentrazione corrispondente alla lunghezza di 3 cm (25,02%)
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Caratterizzazione biocombustibile (7/9)
Cippato di legna – larghezza
Larghezza del cippato in funzione della percentuale di popolazione (%); si evidenzia
un picco di concentrazione corrispondente alla larghezza di 1 cm (48,12%)
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Caratterizzazione biocombustibile (8/9)
Clean-coke
E’ in assoluto il migliore combustibile solido, dal momento che è un
buon riducente, non fa fumo, s'infiamma e brucia facilmente
sviluppando un potere calorifico di circa 7500-8.000 kcal per kg.
Sostanzialmente questo combustibile è il residuo solido del litantrace: se la
temperatura ha superato i 1000 ºC si ottiene carbonio quasi puro; ha soltanto il 2-3%
di ceneri e il 12-15% di materie volatili.
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Caratterizzazione biocombustibile (9/9)
Clean coke – contenuto idrico
La presenza di contenuto idrico nel coke è probabilmente da attribuirsi alla
permanenza dello stesso in luoghi umidi che fanno si che le microporosità della
materia si riempiano di umidità
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Caratterizzazione miscela (1/2)
Miscela cippato – clean coke
Per ognuna di queste miscele sono stati scelti cinque campioni da 200 g ciascuno e si
sono ripetute le prove già svolte per i combustibili puri, trascurando però la pezzatura.
Miscela “90-10”
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Caratterizzazione miscela (2/2)
Miscela “80-20”
Miscela “70-30”
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Conduzione delle campagne di
prova preliminari (1/2)
Queste prove sono state svolte per ottimizzare il settaggio di tutti i
parametri dell’impianto ed ottenere indicazioni preliminari in merito a:
• Risposta del sistema a variazioni della portata d’aria in aspirazione
• Cadute di pressione all’interno del sistema
• Effetti sul funzionamento legati alle operazioni di reintegro combustibile
• Considerazioni generali sul funzionamento prolungato dell’impianto
Le prove preliminari sono state condotte impiegando:
• Miscela 0% di clean-coke (solo cippato)
• Miscela 10% di clean-coke
• Miscela 20% di clean-coke
• Miscela 30% di clean-coke
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Conduzione delle campagne di
prova preliminari (2/2)
Le prove preliminari hanno permesso di determinare:
• Dipendenza funzionale delle prestazioni del gassificatore dalla portata d’aria in
aspirazione
• Portata d’aria ottimale per la conduzione delle prove definitive
Al fine di determinare la dipendenza funzionale dalla portata ed il suo
valore ottimale sono state approntate le seguenti prove:
• Alimentazione con miscela al 10% di clean-coke
• Funzionamento in assenza di aspirazione meccanica gas (solo scrubbers): ca. 10 m3/h
• Funzionamento in presenza di aspirazione meccanica: ca. 20 m3/h
• Rilevamento temperature di processo a regime dopo ogni variazione di portata
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Effetti dell’aspirazione meccanica
forzata del syngas:
• Aumento significativo delle temperature nelle zone “attive” del gassificatore
• Innesco fenomeni di cracking del TAR nel reattore
nel syngas
• Magnificazione fenomeni di riduzione di CO2
syngas
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incremento carbonio disponibile
incremento carbonio disponibile nel
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Determinazione portata d’aria
aspirata ottimale
Operativamente effettuando:
• Variazione parametrica della portata d’aria aspirata
• Rilevamento andamenti di temperatura nel reattore
Per la conduzione delle prove
definitive è stata scelta
portata iniziale pari a 40 m3/h,
poichè:
• Limitato effetto nell’incremento della
temperatura del reattore, causato da
ridotto tempo di residenza dell’aria
nella
zona
di
gassificazione,
passando da 40 m3/h a 50 m3/h.
• Necessità di contenere l’aumento del
contenuto di CO2 del syngas
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Determinazione cadute di pressione
all’interno del sistema (1/3)
Nel corso delle prove preliminari sono state con continuità monitorate
gli andamenti delle pressioni significative del sistema:
• Pressione all’interno del reattore
• Pressione del gas in uscita dal reattore
• Cadute di pressione attraverso i filtri a sabbia e a maniche
Queste prove sono state condotte in assenza di aspirazione forzata ed alimentando
l’impianto con cippato di legna al 100%
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Determinazione cadute di pressione
all’interno del sistema (2/3)
Pressioni camera e gas estratto
Cadute di pressione attraverso i filtri
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Determinazione cadute di pressione
all’interno del sistema (3/3)
Dal rilevamento delle pressioni di interesse nel corso delle prove
preliminari sono state tratte alcune indicazioni funzionali:
• Risultati fortemente coerenti e ripetitivi
• Stabilità nel tempo della depressione realizzata nel reattore
• Decremento della pressione del gas in uscita dovuto allo sporcamento progressivo,
sempre riscontrato, dei condotti di deduzione del syngas prodotto.
• Caduta di pressione attraverso i filtri con andamento crescente iniziale (repentino
sporcamento iniziale dei filtri) e successivamente fluttuante, ma su valori medi
sostanzialmente costanti, indice del raggiungimento di condizioni di funzionamento dei
filtri, a regime, stabili.
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Effetti delle operazioni di
reintegro combustibile (1/2)
Nel corso delle prove preliminari sono stati registrati gli effetti sulle
temperature interne del sistema dovuti ai reintegri di combustibile. Le
condizioni di prova sono state, in questo caso:
• Alimentazione con solo cippato di
legna.
• Portata gas 20 m3/h
• Reintegri di 15 kg di combustibile
alle ore 14.45 e 15.25
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Effetti delle operazioni di
reintegro combustibile (2/2)
Gli effetti registrati hanno condotto alle seguenti valutazioni:
• L’immissione di carica fresca comporta sottrazione di energia termica alle sezioni
superiori del gassificatore determinando cadute di temperatura nella zona di carico e nel
cono
• La caduta di temperatura nella zona di carico risulta essere pressoché immediata
• La caduta di temperatura nel cono ha un ritardo di ca. 40 minuti
• La temperatura nella zona del reattore non viene influenzata dalle operazioni di reintegro
combustibile
• Al fine di garantire, quanto più possibile, condizioni di funzionamento stabili a tutte le
parti del sistema, risulta preferibile eseguire reintegri frequenti e di minore entità
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Considerazioni sul funzionamento
prolungato dell’impianto
La conduzione delle prove preliminari ha consentito alcune considerazioni
sulle prestazioni dell’impianto in condizioni di funzionamento prolungato:
• Tutte le prove condotte hanno evidenziato la diminuzione della produttività dell’impianto,
con riduzione della portata di syngas prodotto del 30% - 40% rispetto al valore iniziale
• La riduzione della produttività è legata al rapido sporcamento delle sezioni di passaggio
del syngas, a causa degli abbondanti depositi di TAR condensato e residui carboniosi.
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Considerazioni operative per le
campagne di prova definitive
I risultati delle prove preliminari hanno permesso di determinare nuove
condizioni per la conduzione delle prove definitive:
Dato il rapido decremento prestazionale dell’impianto, a fronte di una notevolissima mole
di dati ricavati in fase preliminare, è stata ridotta a 12 ore la durata delle prove definitive,
inizialmente pianificata di 36 ore.
Il piano delle prove definitive si è così determinato:
• Caratterizzazione completa (parametri fisici e chimici) della condizione di alimentazione
con solo cippato di legna
• Caratterizzazione parziale (parametri fisici) della condizione di alimentazione con
miscela al 20% di clean-coke
• Caratterizzazione completa (parametri fisici e chimici) della condizione di alimentazione
con miscela al 30% di clean-coke.
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Campagna di prove definitive (1/2)
Con riguardo alle prove definitive:
•Si è proceduto a caratterizzare completamente gli estremi delle miscele proposte, ovvero
miscela di cippato e clean coke al 30% e cippato di legna al 100%.
•Ritenuti significativi ai fini della caratterizzazione periodi di 6 ore
•La riduzione graduale della portata in uscita dal reattore non ha permesso di condurre i
test a portata realmente costante
•A causa di quanto sopra, si è riscontrata una diminuzione graduale nel corso dei test del
rapporto aria combustibile, realizzando quindi una variazione progressiva.
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Campagna di prove definitive (2/2)
Analisi condotte per le prove definitive:
 analisi chimiche sul combustibile;
 analisi chimiche sul gas di sintesi prodotto;
 analisi chimiche sulle ceneri/CHAR;
 analisi chimiche sulle condense;
 rilevamento delle grandezze fisiche operative di esercizio (portate, temperature,
pressioni)
Per compiere le analisi sul gas di sintesi si è atteso che il sistema raggiungesse condizioni di
regime. Successivamente si sono realizzati set di analisi del syngas utilizzando il microgascromatografo (prelievi on-line ogni 5 minuti).
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Andamento di temperature e portata nel
processore con 100%cippato
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Composizione primo set
Primo set di prova:
•100% cippato
•Portata 24 m3/h
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Composizione secondo set
Secondo set di prova:
•100% cippato
•Portata 17 m3/h
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Andamento di temperature e portata
nel processore con 30% clean-coke
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Composizione primo set
Primo set di prova:
•70% cippato – 30%
clean-coke
•Portata 30 m3/h
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Composizione secondo set
Secondo set di prova:
•70% cippato – 30% cleancoke
•Portata 22 m3/h
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Comparazione risultati - composizione
Valori medi sull’intera prova
70% cippato – 30% clean-coke
100% cippato
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Comparazione risultati - residui
Riferiti rispettivamente:
•100% cippato
•70% cippato – 30% clean-coke
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Comparazione risultati – bilancio (1/2)
100% cippato
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70% cippato – 30% clean-coke
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Comparazione risultati – bilancio (2/2)
Bilancio energetico globale:
•100% cippato
Bilancio energetico globale:
•70% cippato – 30% clean-coke
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Risultati per pellet di colza
400
350
300
250
200
150
100
50
0
TC1
Andamento temperature
TC4
TC2
TC3
10
_4
5
11
_0
0
11
_1
5
11
_4
5
12
_1
5
12
_4
5
13
_1
5
13
_4
5
14
_1
5
14
_4
5
15
_1
5
15
_4
5
16
_1
5
16
_4
5
17
_1
5
17
_4
5
18
_1
5
Temperatura (°C)
Andamento temperature nel tempo
Istante di campionmento
Composizione gas [% vol]
0,20
0,32
2,50
0,74
Composizione chimica
•Potere calorifico inferiore: 967 kcal/nmc
19,10
0,34
16,38
H2
O2
N2
CO
3,89
CH4
CO2
ETILENE
12,04
44,49
ETANO
PROPANO
Altro
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Risultati per pellet di girasole
400
350
300
250
200
150
100
50
0
TC1
TC4
Andamento temperature
TC2
TC3
9_
30
9_
45
10
_0
0
10
_3
0
11
_0
0
11
_3
0
12
_0
0
12
_3
0
13
_0
0
13
_3
0
14
_0
0
14
_3
0
15
_0
0
15
_3
0
16
_0
0
16
_3
0
Temperatura (°C)
Andamento temperature nel tempo
Istante di campionmento
Composizione gas [% vol]
0.15
0.82
Composizione chimica
•Potere calorifico inferiore: 1076 kcal/nmc
16.52
H2
0.44
3.86
O2
17.39
0.35
N2
CO
3.64
CH4
CO2
ETILENE
14.21
42.62
ETANO
PROPANO
Altro
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Considerazioni sulle biomasse
alternative
•La pezzatura del pellet è risultata essere troppo piccola e regolare, determinando maggiori
difficoltà all’uniforme transito dell’aria attraverso la colonna di combustibile.
•Il contenuto oleaginoso che permane nel pellet costituisce un problema in quanto dà origine
a fenomeni di pirolisi liquida e conseguente solidificazione che portano al rapido
intasamento di sezioni del processore.
•Pur non riuscendo ad ottimizzare del tutto i parametri di gassificazione per i problemi sopra
riportati, il potere calorifico del gas prodotto risulta essere comunque elevato rendendo
sicuramente potenzialmente interessante l’impiego di pellet.
•Da un punto di vista operativo si osserva comunque come l’utilizzo del pellet determini
maggiori sporcamenti dell’impianto. Di conseguenza le operazioni di pulizia e manutenzione
ordinaria dell’impianto dovrebbero rendersi maggiormente frequenti.
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Elementi di cogenerazione (1/4)
La cogenerazione è la generazione contemporanea ed in cascata, a
partire dalla fonte energetica primaria, di energia elettrica e termica.
Presenta significativi vantaggi energetico-ambientali:
• risparmi di energia primaria pari mediamente
valutabili al 20-30%
• riduzione delle emissioni climalteranti (in
particolare CO2) connessi al risparmio di
energia primaria
Flussi energetici:sistema cogenerativo
• minori perdite di distribuzione per il sistema
elettrico nazionale (impianti di piccola taglia)
• sostituzione di modalità di fornitura di calore
più inquinanti
Flussi energetici:sistema convenzionale
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Elementi di cogenerazione (2/4)
Sono disponibili applicazioni basate su diverse tecnologie cogenerative, in funzione della
taglia cui è necessario fare riferimento:
Range
standard
di
Rendimento
(valori tipici)
potenza
elettrico
Rendimento complessivo
impianto
(rendimento
elettrico e termico)
Combustibile
Vantaggi
Turbine a gas
Motori alternativi
Turbina a vapore
Ciclo combinato gasvapore
1 MW - 250 MW
0.01 MW - 5 MW
0.5 MW - 200 MW
5 MW - 350 MW
30% - 35%
27% - 42%
25% -35%
40% - 60%
Il valore più alto si ottiene in caso di
sola produzione di elettricità
Il valore più alto si ottiene in caso
di sola produzione di elettricità
75% - 85%
75% - 85%
75% - 85%
75% - 85%
Metano o combustibile
gassoso
Metano o combustibile
gassoso, diesel o
doppio combustibile
(Diesel e gas)
Qualsiasi combustibile,
calore di recupero
Come turbina a gas +
turbina a vapore
Recupero termico ad alta
temperatura, taglia piccola,
alta potenza in volumi
ridotti
Alta flessibilità,
possibilità di arresto
giornaliero
Permette il recupero del
calore disperso dai processi
industriali per produrre
elettricità
Elevato rendimento
elettrico
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Elementi di cogenerazione (3/4): MCI
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Elementi di cogenerazione (4/4):
cascami termici recuperabili
Il rendimento termico è funzione della temperatura cui è disponibile il calore.
Il calore di scarto per piccoli MCI è recuperabile da diverse fonti, ognuna caratterizzata
da un proprio range di temperatura.
Sono disponibili applicazioni basate su diverse tecnologie cogenerative, con diversi
gradini di temperatura di recupero in funzione delle fonte da cui si opera la captazione
termica:
• Gas di scarico:
ca. 300°C
• Olio lubrificante:
75 ÷ 85°C;
• Acqua di raffreddamento:
80 ÷ 95°C;
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(35% del totale)
(65% del totale)
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Cogenerazione: interventi
sull’impianto
Scambiatore acqua – acqua
Unità di cogenerazione
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Cogenerazione: dimensionamento
dell’impianto di captazione
Caratteristiche scambiatore
Superficie di scambio
0.123 m2
Fattore di sovradimensionamento
48.6 %
Coefficiente globale scambio
8.45 kW/m2
Perdite di carico corrente primaria
0.13 mbar
Perdite di carico corrente secondaria
0.085 mbar
Dati dimensionalli scambiatore
H
310 mm
InH
230 mm
L
200 mm
InL
69 mm
P
160 mm
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Cogenerazione: scambiatore
acqua-acqua
Corrente primaria
Fluido
acqua
Portata massica
0.25 kg/s
Dato di targa motore
Temperatura ingresso
80°C
Valore misurato in configurazione originale
Temperatura uscita
65°C
Valore misurato in configurazione originale
Potenza termico ceduta
15 kW
Da dati precedenti per calcolo
Perdite di carico ammissibili
0.4 mbar
Imposto in fase di progettazione
Corrente secondaria
Fluido
acqua
Portata massica
0.18 kg/s
Da dimensionamento progettuale
Temperatura ingresso
15°C
Da dimensionamento progettuale
Temperatura uscita
35°C
Da dimensionamento progettuale
Potenza termico ceduta
15 kW
Da dati precedenti per calcolo
Perdite di carico ammissibili
0.4 mbar
Imposto in fase di progettazione
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Cogenerazione: schema
d’impianto
Serbatoio inerziale e schema
impianto captazione termica
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Cogenerazione: bilanci finali
Condizione 100% cippato
Condizione 70% cippato – 30% coke
Biomassa in: 13 kg/h
Miscela in: 8,8 kg/h
Biogas out: 26,6 kg/h
Biogas out: 30,2 kg/h
Scorie out: 1,1 kg/h
Scorie out: 1,3 kg/h
P.c.i. biogas: 4024 kJ/mc
P.c.i. biogas: 4389 kJ/mc
Rendim. gassificazione: 45.2%
Rendim. gassificazione: 65,7%
Rendim. elettrico: 28%
Rendim. elettrico: 28%
P elettrica out: 7,33 kW
P elettrica out: 9,7 kW
P elettrica ausiliari: 0,33 kW
P elettrica ausiliari: 0,33 kW
P elettrica netta out: 7 kW
P elettrica netta out: 9,4 kW
P termica out (recupero Q sensibile al radiatore): 14 kW P termica out (recupero Q sensibile al radiatore): 18 kW
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Isolamento acustico
Sorgenti di rumore nell’impianto:
• Motore cogenerativo (sorgente acustiche principale)
• Pompe di circolazione (sorgenti acustiche trascurabili)
Livello di attenuazione acustica necessario:
• Il livello di attenuazione acustica richiesto è esclusivamente funzione della zona in cui
l’impianto venga installato
Realizzazione struttura insonorizzante:
• Telaio pannellabile secondo esigenze di insonorizzazione.
• Telaio modulare completamente smontabile per garantire piena accessibilità all’unità di
cogenerazione
• Pannelli autoportanti da 5 cm, per applicazione in zone IV, V, VI
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Isolamento acustico
Cofano fonoassorbente
Curva di attenuazione pannelli
fonoassorbenti
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Analisi di convenienza economica
COSTI FISSI
Impianto
M
odifiche
M
anutenzioneannuale
I
p
o
t
e
s
id
if
u
n
z
i
o
n
a
m
e
n
t
o 1
0
0
%
c
i
p
p
a
t
o
25000€
5500€
900€/anno
COSTI VARIABILI
Biomassa
Clean-coke
Smaltimentoscorie
4.8
23.2
7.4
€/q
€/q
€/q
RICAVI
PrezzoKwhelettrico
PrezzoKwhtermico
0.08 €/kW
h
0.07 €/kW
h
B
io
m
a
s
s
a
S
c
o
r
ie
P
o
te
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t
t
r
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a
c
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P
o
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e
r
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a
c
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d
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ile
1
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K
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/
h
1
.
1
K
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/
h
7
K
w
1
4
K
w
I
p
o
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e
s
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if
u
n
z
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n
a
m
e
n
t
o
7
0
%
c
ip
p
a
t
o
-3
0
%
c
o
k
e
B
io
m
a
s
s
a
C
o
k
e
S
c
o
r
ie
P
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t
r
ic
a
c
e
d
ib
ile
P
o
tt
e
r
m
ic
a
c
e
d
ib
ile
6
.1
6
K
g
/
h
2
.6
4
K
g
/
h
1
.3
K
g
/
h
9
.4
K
w
1
8
K
w
Non si sono presi in considerazione costi di manodopera o di affitto/ammortamento del
locale nel quale collocare il gassificatore
Il numero di ore di funzionamento utile all’anno viene considerato pari a 7000 ore mentre il
tasso di sconto (WACC) introdotto nei modelli di valutazione dell’investimento è pari al 5% su
base annua.
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Indicatori utilizzati nell’analisi
Pay Back Period o Periodo di reintegro dell’investimento (PBP): rappresenta il
punto di equilibrio temporale dei cash in e cash out scontati secondo il tasso di sconto
applicato. Fornisce quindi l’indicazione di dopo quanto tempo l’investimento si è ripagato
attraverso i flussi di cassa da esso generati.
Net Present Value o valore netto attuale a tasso di sconto assegnato (NPV): è la
somma algebrica dei flussi di cassa (cash in e cash out) nei diversi anni dell’orizzonte di
valutazione attualizzati secondo un tasso d’interesse Rappresenta la ricchezza
incrementale generata dall’investimento riportata al momento della valutazione
Internal Rate of Return o Tasso Interno di reddito (IRR): è quel particolare tasso di
sconto capace di azzerare il NPV, pertanto rappresenta il costo massimo della raccolta di
capitale che un progetto può sopportare affinché permanga la sua convenienza economica.
Rapporto di Redditività Attualizzato (RRA): è il rendimento percentuale espresso
dall’investimento sull’arco di vita dell’intero progetto. Consente un agevole metro di
confronto con altre opportunità di investimento.
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Scenario con agevolazioni fiscali (CV)
C o n c e rtific a ti v e rd i
S C E N A R IO 1 0 A N N I
Ip o te s i 1 0 0 % c ip p a to
Ip o te s i 7 0 % c ip p a to 3 0 % c o k e
PBP
NPV
IR R
RRA
1 .9 4
€
5 0 -5 1 %
298%
9 0 ,8 9 7 .6 6
1 .2 2
€
5 2 -5 3 %
531%
1 6 1 ,8 9 6 .2 3
S C E N A R IO 1 5 A N N I
Ip o te s i 1 0 0 % c ip p a to
Ip o te s i 7 0 % c ip p a to 3 0 % c o k e
PBP
NPV
IR R
RRA
1 .9 4
€
5 1 -5 2 %
435%
1 3 2 ,6 8 3 .5 6
1 .2 2
€
5 3 -5 4 %
748%
2 2 8 ,1 2 0 .7 8
S C E N A R IO 2 0 A N N I
Ip o te s i 1 0 0 % c ip p a to
Ip o te s i 7 0 % c ip p a to 3 0 % c o k e
PBP
NPV
IR R
RRA
1 .9 4
€
5 1 -5 2 %
469%
1 4 2 ,9 7 3 .4 5
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1 .2 2
€
5 3 -5 4 %
819%
2 4 9 ,8 6 1 .8 7
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Scenario senza agevolazioni fiscali
Senza certificati verdi
PBP
NPV
IRR
RRA
PBP
NPV
IRR
RRA
Ipotesi 100% cippato
SCENARIO 10 ANNI
Ipotesi 70% cippato 30% coke
6.17
€
9-10%
25%
2.92
7,657.36 €
32-33%
164%
Ipotesi 100% cippato
SCENARIO 15 ANNI
Ipotesi 70% cippato 30% coke
6.17
€
13-14%
68%
Ipotesi 100% cippato
PBP
NPV
IRR
RRA
6.17
€
15-16%
102%
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20,790.85
2.92
€
33-34%
255%
50,116.40
77,864.85
SCENARIO 20 ANNI
Ipotesi 70% cippato 30% coke
2.92
31,080.74 €
34-35%
327%
99,605.94
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Conclusioni
Gli obiettivi che il “progetto” si era prefisso di verificare erano i seguenti:
• taglia di impianto cogenerativo non superiore a 250 kWel e quindi a circa
500 kW di produzione termica;
• agevole inserimento territoriale dell’impianto, in termini di ciclo del
combustibile e di gestione dei residui;
• rendimento di conversione energetica superiore al 65%
• costi di installazione non superiori a 2300 euro al kWel installato;
• limitati livelli emissivi in termini di effluenti gassosi, liquidi e solidi;
• costi e difficoltà di gestione contenuti;
• impianto modulare e industrializzabile in modo agevole;
• adeguato ritorno dell’investimento.
Grazie alle ottimizzazioni apportate e alle lunghe sperimentazioni effettuate
si può affermare che, per combustibili energeticamente “ricchi” (cippato
di legno molto secco ovvero cippato di legno tal quale ma additivato con
clean coke), gli obiettivi sopra elencati sono stati ragionevolmente
conseguiti.
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