Impianto di cogenerazione a biomassa legnosa

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Vincenzo Volpe
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1 Impianto di cogenerazione a biomassa legnosa Integrazione fra la produzione della biomassa ed il suo riutilizzo a fini energetici Massarosa, 8 novembre 2013 Ing. Simone Bonari P&I srl 09/11/2013 Comune di Novate milanese

2 La biomassa La biomassa è classificata come combustibile ai sensi del D.Lgs. 152/06, rientrando nelle tipologie indicate nell allegato X, sezione 4 paragrafo 1, ovvero biomassa prodotta: a. Da coltivazioni dedicate b. Da trattamento esclusivamente meccanico di coltivazioni agricole non dedicate c. Da interventi selvicolturali, da manutenzione forestale e da potatura d. Dalla lavorazione esclusivamente meccanica e dal trattamento con aria, vapore o acqua anche surriscaldata di legno vergine e costituito da cortecce,segatura,trucioli,chips,refili e tondelli di legno vergine, granulati e cascami di sughero vergine, tondelli non contaminati da inquinanti e. Dalla lavorazione esclusivamente meccanica di prodotti agricoli

3 La biomassa La biomassa è classificata come combustibile ai sensi del D.Lgs. 152/06, rientrando nelle tipologie indicate nell allegato X, sezione 4 paragrafo 1, ovvero biomassa prodotta: a. Da coltivazioni dedicate b. Da trattamento esclusivamente meccanico di coltivazioni agricole non dedicate c. Da interventi selvicolturali, da manutenzione forestale e da potatura d. Dalla lavorazione esclusivamente meccanica e dal trattamento con aria, vapore o acqua anche surriscaldata di legno vergine e costituito da cortecce,segatura,trucioli,chips,refili e tondelli di legno vergine, granulati e cascami di sughero vergine, tondelli non contaminati da inquinanti e. Dalla lavorazione esclusivamente meccanica di prodotti agricoli

4 Sfalci e potature La normativa allo stato attuale D.Lgs.152/06 Articolo 184, comma 2, lettera e) Classificazione 2. Sono rifiuti urbani: e) i rifiuti vegetali provenienti da aree verdi, quali giardini, parchi e aree cimiteriali; Articolo 185, comma 1, lettera f) Esclusioni dall'ambito di applicazione 1.Non rientrano nel campo di applicazione della Parte quarta del presente decreto: f) le materie fecali, se non contemplate dal comma 2, lettera b), paglia, sfalci e potature, nonché altro materiale agricolo o forestale naturale non pericoloso utilizzati in agricoltura, nella selvicoltura o per la produzione di energia da tale biomassa mediante processi o metodi che non danneggiano l'ambiente né mettono in pericolo la salute umana.

5 Sfalci e potature quindi alla luce dell art.185 del D.Lgs 152/06 NON SONO RIFIUTI le materie fecali, la paglia, gli sfalci, le potature ed altro materiale proveniente da attività agricola o forestale, naturale e non pericoloso SE UTILIZZATI in agricoltura, nella selvicoltura per la produzione di energia da tale biomassa mediante processi o metodi che non danneggiano l ambiente né mettono in pericolo la salute umana

6 Sfalci e potature Ministero dell ambiente e della tutela del territorio e del mare Nota 1 marzo 2011 n

Sfalci e potature Recupero di materia R3 per la produzione di biomassa combustibile RACCOLTA RIFIUTI CER 200201 (D.M. 6/02/98 E S.M.I. all.1, suball.

7 Sfalci e potature Recupero di materia R3 per la produzione di biomassa combustibile RACCOLTA RIFIUTI CER (D.M. 6/02/98 E S.M.I. all.1, suball.1, punto 16,lettera c) ed l) CONFERIMENTO PRESSO L IMPIANTO DI STOCCAGGIO CERNITA ED ELIMINAZIONE FRAZIONI INDESIDERATE (ferro,plastica,carta,inerti) SCARTI (ferro,plastica,carta,inerti) LEGNO VERGINE (sezione 4 all.x alla parte V del D.Lgs.152/06) IMPIANTI DI RECUPERO TRITOVAGLIATURA FRAZIONE FINE (fogliame, erba) CIPPATO IMPIANTO DI COGENERAZIONE

8 Descrizione del progetto Impianto di produzione di energia elettrica alimentato a biomassa legnosa da 300 kwe Abbinamento di due tecnologie : Combustione su griglia mobile del cippato Conversione dell entalpia dei fumi di combustione in energia elettrica mediante un ciclo termodinamico a fluido organico (ORC) L impianto è composto da una unità operativa composta da : 1 combustore di potenza pari a 2,8 MW 1 sistema di riduzione della temperatura dei fumi e abbattimento delle polveri 1 sistema di abbattimento delle polveri 2 turbine basate su un ciclo Rankine ciascuna in grado di produrre 150 kwe La biomassa combustibile (cippato) viene approvvigionata nelle aree circostanti l impianto proposto

9 Schema di processo

10 Localizzazione Si immagina la realizzazione di questo impianto vicino ad un area avente le seguenti caratteristiche: un area (anche a destinazione agricola) di superficie almeno pari a 3000 m 2 complessiva distante non oltre i m dall abitato; Almeno unità abitative di superficie m 2 /cad raggiungibili con la rete di teleriscaldamento ovvero attività industriali con fabbisogno di calore significativo; Buona viabilità di accesso all impianto per consentire il transito di mezzi di trasporto della biomassa cippata (ad es. camion 4 assi o similari); Costituisce titolo di preferenza la disponibilità di linea elettrica di MT vicina all impianto.

11 Impianto

12 Impianto

13 Apparecchiature Combustore a griglia mobile camera di combustione in mattoni refrattari con elevato spessore che favorisce l essiccazione del materiale e rende omogeneo il flusso dei gas Potenza termica resa Potenza bruciata Potenza elettrica installata per aspiratori Biomassa alimentata PRESTAZIONI kcal/h 2784 kw kcal/h 3257 kw 36kW 1000kg/h

14 Apparecchiature Vortex Permette di ottenere una una portata di fumi alla temperatura ottimale per l ingresso all ORC per effetto del rapido aumento della velocità tangenziale del flusso favorisce la separazione del particolato solido Ciclone Ulteriore abbattimento delle polveri, sfrutta un ingresso tangenziale dei fumi ed un uscita assiale in modo che le particelle grossolane precipitino lungo le pareti del separatore

15 Apparecchiature Turbina ORC Consente di utilizzare direttamente i gas caldi, il calore viene trasferito direttamente al fluido motore che segue un ciclo Rankine in un sistema chiuso PRESTAZIONI Potenza nominale dell impianto di produzione 165 kw Potenza nominale al netto degli autoconsumi 160 kw Tensione concatenata nominale 400 V AC 3 fasi Variazioni nella tensione +/- 3% Frequenza nominale 50 Hz Allestimento per esterno Modalità di funzionamento in parallelo con la rete Potenza termica complessivamente assorbita 900 kwt Temperatura H2O raffreddamento, in ingresso 35 C Temperatura H2O raffreddamento, in uscita 55 C

16 Apparecchiature Filtro a maniche Per garantire un ulteriore riduzione della concentrazione delle polveri prima dell immissione in atmosfera

17 L impianto

18 L impianto

19 L impianto

20 Bilancio massa

21 Bilancio energetico

22 Disponibilità termica T=55 C Per la fase di condensazione occorre fornire ad ogni turbina ORC acqua a 35 C che viene restituita a 55 C. Per raffreddamento verrà utilizzato attraverso un dry-cooler. RECUPERO TERMICO T=35 C Al raffreddamento mediante dry-cooler può essere sostituito un recupero termico pari a 1300kW per acqua sanitaria e riscaldamento 1300 kw m 2

23 Impatto ambientale Emissioni Parametri Valori limite di emissione (mg/nm 3 ) Polveri 100 Monossido di carbonio 350 Ossidi di Azoto (NO 2 ) 500 Ossidi di Zolfo (SO 2 ) 200 CO 2 evitata Quantità di energia elettrica prodotta Kg CO 2 emessa per ogni kwe prodotto Quantità di CO 2 emessa per produrre energia elettrica con centrali a ciclo combinato convenzionali MWhe 0,53 (KgCO 2 /kwe) 1.192,5 t di CO 2

24 Il nostro impianto di Santa Croce S/A

25 Il nostro impianto di Santa Croce S/A

26 Piano economico previsionale COSTO IMPIANTO COSTO ORARIO MATERIE PRIME DESCRIZIONE UNITA' IMPORTO TIPO DI MATERIALE t/h /t COSTO IMPIANTO a corpo LEGNO CIPPATO UMIDO 0,90 45,00 opere civili a corpo escluse TOTALE COSTO CONSUMO TOTALE MATERIE PRIME TIPO DI MATERIALE h ton COPERTURA FINANZIARIA DEL COSTO LEGNO CIPPATO UMIDO ,00 COSTO DELL' IMPIANTO % ANTICIPO LEASING % 20,00% R I E P I L O G O C O S T I E R I C A V I IMPORTO ANTICIPO IMPORTO DA FINANZIARE VENDITA ENERGIA ELETTRICA /a INTERESSE % 4,50% VENDITA ENERGIA TERMICA /a DURATA ANNI 10 RICAVI DA PREMIO CHP /a RATA ANNUA TOTALE RICAVI COSTO FINANZIAMENTO IMPIANTO /a A S S I S T E N Z A E M A N U T E N Z I O N E COSTO MATERIA PRIMA /a MANUTENZIONE ORDINARIA ANNUALE ,00 MANUTENZIONE ORDINARIA ANNUALE /a GLOBAL SERVICE B ,00 GLOBAL SERVICE B /a TOTALE COSTI E N E R G I A E L E T T R I C A PRODUTTIVITA' ELETTRICA ORARIA KWh 300,00 PREZZO PER KWh - tariffa base /kwh 0,2570 Umidità cippato 45% Premio emissioni /kwh 0,0300 Premio CHP (cogen. Alta efficienza) /kwh 0,0400 Oneri GSE /kwh -0,0005 ORE/ ANNO DI PRODUZIONE h 7.500,00 VALORE PRODUZIONE ELETTRICA /a ,00 E N E R G I A T E R M I C A PRUDUTTIVITA' TERMICA ORARIA KWh 1.300,00 PREZZO PER KWh /kwh 0,04 ORE / ANNO DI PRODUZIONE h 7.500,00 ORE / ANNO DI UTILIZZO EFFETTIVO h 3.000,00 ENERGIA TERMICA PRODOTTA KWh ,00 VALORE PRODUZIONE TERMICA UTILIZZATA ,00

27 Nota esplicativa del Piano economico Per l impostazione del PE si sono fatte le seguenti ipotesi: -Utilizzo dell energia termica per teleriscaldamento per 3000 h/a, quindi solo per il periodo invernale (l utilizzo sarà ragionevomente maggiore in quanto la necessità di acqua sanitaria c è per tutto l anno) -Il prezzo di vendita dell energia termica è circa 1/3 in meno rispetto a quella prodotta da metano -La rete di teleriscaldamento non è compresa nel PE -La tariffa incentivante sulla produzione elettrica è quella prevista dal nuovo conto energia e si compone della tariffa base + il premio sulle emissioni -La produzione di cippato necessita di una superficie boscata di ca. 600 ha

28 Punti di forza dell iniziativa L installazione quindi si configura a pieno nelle finalità del D.Lgs. 387/2003 dove si intende promuovere un maggior contributo delle fonti energetiche rinnovabili alla produzione di energia elettrica nel relativo mercato italiano e comunitario Si promuove una effettiva logica di filiera corta che permette la valorizzazione di materiali poveri Riduzione emissioni: 1200 ton di CO 2 evitata per ogni anno di funzionamento della centrale

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