Gassificazione di cippato legnoso e motori a gas. Ing. Paolo Magneschi

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1 Gassificazione di cippato legnoso e motori a gas Ing. Paolo Magneschi

2 Utilizzi delle biomasse in relazione alle loro caratteristiche

3 Potere calorifico legna di castagno

4 Variazione del potere calorifico del legno in base all umidità

5 Classificazione del cippato Si fa riferimento alla norma UNI EN Tre criteri di classificazione: 1. Origine e materie prime 2. Analisi chimica 3. Merceleogia Granulometria Umidità Ceneri Potere Calorifico Densità sterica

6 Caldaie a cippato per riscaldamento Le caldaie a cippato esistono in varie taglie - dalle poche decine di kwth a qualche MWth piccole: per usi familiari o condominiali grandi: per reti di teleriscaldamento Necessitano di una rete di distribuzione

7 Esempio di un impianto di teleriscaldamento (Comune di Chiusdino) Potenza impianto: 350 kwth Costo impianto: caldaia rete Iva 10% Numeri utenti allacciati 30 (35) Potenza termica max disponibile per utente: 30 kw Consumo cippato: 2570 quintali/anno = /anno (3,5 quintali = 1 MWh equivalente a un rendimento di circa 70%) Costi di esercizio e manutenzione come da contratto stipulato con ditta /anno + Iva Costo annuo per utente: 0,069 /kwh termici corrispondente a ca.1000 /anno medi

8 Produzione energia elettrica da legno Principali applicazioni per biomasse legnose: Caldaia + ciclo a vapore Caldaia + cicli a fluidi organici Gassificatore + motori a gas La legislazione e gli incentivi attuali* favoriscono impianti di piccolo taglia 300 kwth * (decreto 6 luglio 2012 in attuazione)

9 Gassificazione Composizione tipica syngas CO %vol H %vol CH4 1-4 %vol Potere calorifico inf MJ/kg

10 Pretrattamento del cippato Il cippato commerciale necessita di essicazione e vagliatura per raggiungere le caratteristiche richieste nel gassificatore

11 Esempio gassificatore (45 kwe) Motore Dimensioni: 2.6 x 0.9 x 2.2 m Gassificatore Dimensioni: 5.3 x 1.5 x 2.3 m

12 Gassificatore 45 kwe

13 Motori a gas per produzione en. elettrica Tipologia di motori: A gas aspirati A gas turbocompressi Dual fuel (max 5% di gasolio consentito)

14 Filtraggio del syngas Il syngas deve essere filtrato per evitare danni al motore dovuti al particolato e al TAR Particolato: max 35 mg/nm3 (consigliato max 10 mg/nm3) TAR: max 60 mg/nm3 Metalli alcalini: max 15 mg/nm3 La purificazione del syngas viene attualmente ottenuta con filtri a maniche (necessitano pulizia periodica)

15 Utilizzo del calore residuo Il processo di gassificazione produce circa 2.4 kwth per ogni kwe prodotto (45 kwe corrispondono a 110 kwth) Temperatura intorno agli C Un parte del calore (circa 20%) è usato per essiccare la biomassa in ingresso La parte rimanente è disponibile per vari usi (condizionamento residenziale, riscaldamento serre, essiccare foraggi..) L utilizzo del calore migliora sensibilmente l economia dell impianto

16 Schema di gassificazione con cogenerazione

17 Considerazioni economiche (SENZA utilizzo del calore residuo) Ipotesi Potenza elettrica lorda: 45 kwe (netta 37,35%) Potenza elettrica netta: 37,35% (17% per consumi interni) Ore funzionamento annuo: 7500 Consumo cippato: 45 kg/h, Costo cippato: 60 /t Costo impianto: (chiavi in mano) Ammortamento annuo (20 anni): Costo annuo ricambi: 5000 Altri Costi: 2000 (esclusi esercizio e manutenzione) Tariffa applicabile: 0,257 /kwh (biomassa sottoprodotto) Ricavi al netto del combustibile: /anno Restano: /annuo

18 Considerazioni economiche (CON utilizzo del calore residuo) Ipotesi Potenza elettrica lorda: 45 kwe (netta 37,35%) Potenza elettrica netta: 37,35% (17% per consumi interni) Ore funzionamento annuo: 7500 Consumo cippato: 45 kg/h, Costo cippato: 60 /t Costo impianto: (chiavi in mano) Ammortamento annuo (20 anni): Costo annuo ricambi: 5000 Altri costi: 2000 (esclusi esercizio e manutenzione) Tariffa applicabile: 0,297 /kwh (biomassa sottoprodotto) Ricavi vendita calore: (60 kwth, 150 giorni, 0,04 /kwh) Ricavi al netto del combustibile: /anno Restano: /annuo

19 Conclusioni Il cippato di legno per energia ha due sbocchi: Combustione (produzione termica) Gassificazione (produzione elettrica e termica) La gassificazione rappresenta una pratica provata e diffusa per produzione di energia elettrica e termica da biomassa Con gli incentivi attualmente previsti è garantito il ritorno dell investimento con biomasse di scarto L utilizzo del calore migliora significativamente l economicità dell impianto

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