Emissioni delle stufe a pellet

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Aurelio Carlo Leoni
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1 Emissioni delle stufe a pellet Elisa Venturini, Andrea Pizzi, Ivano Vassura, Giuseppe Toscano Rimini, 1/11/216

2 Variazione emissioni: dati serie storiche Variazione emissioni dal 199 al 214 PM 2.5 PM 1 IPA CO Diossine e furani Emissioni totali (%) Emissioni da impianti residenziali(%) Contributo % delle emissioni da impianti residenziali alle emissioni totali PM 2.5 PM 1 IPA CO Diossine e furani PM 2.5 PM 1 IPA CO Diossine e furani Contributo % delle emissioni da impianti a biomassa alle emissioni residenziali totali ISPRA, 216. Serie storiche delle emissioni nazionali SNAP

3 Promozione dell uso di biomassa Direttiva 29/28/CE sulla promozione dell'uso dell'energia da fonti rinnovabili Direttiva 29/29/CE sul sistema comunitario per lo scambio di quote di emissione di gas a effetto serra D.M. del 28 Dicembre 212«Conto energia termico» Incentivazione della produzione di energia termica da fonti rinnovabili ed interventi di efficienza energetica di piccole dimensioni DIFFUSIONE DELLA BIOMASSA Sono una alternativa di costo contenuto per circa il 14.5% della popolazione. Problema anche socio-economico Budget annuale per la biomassa 45, per il metano (il più diffuso) % delle famiglie usa legna, consumando 17.7 Mt 4.1% delle famiglie usa pellets, consumando 1.4 Mt (+56%/anno nel 211) ISTAT. I consumi energetici delle famiglie 213. (214)

4 Fattori di emissione Allo stato stazionario, su dispositivo nuovo e pulito con pellet di elevata qualità Tecnologia* PM 2.5 CO TSP NO x Diossine (ng (g/gj) I-TEQ/GJ) B(a)P (mg/gj) Camino aperto Stufe e caldaie avanzate con ecolabel Stufe e caldaie a pellet Caldaie a gas naturale ,2 22,2 42 1,5,56 * EMEP/EEA emission inventory guide book 216 C. Schmidl, presentation of BeReal project

5 Qualità del pellet Standardizzazione del pellet necessaria per ottimizzare l efficienza di combustione ed evitare problemi tecnici. ISO : classifica il pellet in tre categorie A1, A2 e B sulla base delle proprietà del pellet (chimiche, fisiche e meccaniche). Differiscono per: Contenuto di ceneri, durabilità meccanica, contenuto di azoto, zolfo e cloro Pellet di minore qualità ha emissioni maggiori, ma non si hanno informazioni sulla correlazione con le categorie della normativa Non vi è un chiaro trend che mostra una correlazione tra i parametri determinati nel pellet e le emissioni (H. Hartmann, presentazione progetto BeReal)

6 SCOPO DEL LAVORO Valutare come le emissioni di stufe a pellet domestiche in condizioni di utilizzo reale differiscono dai valori certificati

7 Qualità Piano di lavoro Influenza di: Fasi non a regime di funzionamento Diverse qualità di pellet A1, B e OS a carico parziale e nominale Accensione (IG) Carico parziale (PL) Aumento di potenza (IP) Carico nominale(nl) Stati non stazionari Stati stazionari ISO-A ISO-B ISO-OS

8 Banco prova per analisi emissioni Estrattore fumi Tubo Pitot + Termocoppia Tunnel di diluizione Valvola by-pass tiraggio Campionatori polveri (TSP) Stufa a Pellet (11 kw) Fotometro Laser (PM_online) Analizzatore di gas (O 2, CO 2, CO, NO x, Tgas, dp)

9 Banco prova per analisi emissioni

10 Banco prova per analisi emissioni DustTrack II (TECORA) Isostack (TECORA) Aircube (ANALITICA STRUMENTI) Vario Plus (MRU)

11 Preparazione pellet Materie prime Preparazione Miscele Segatura (Ceneri: ca..5%) Vagliatura Miscelazione MIX ISO-B MIX ISO-OS Cippato bassa qualità (Ceneri: ca. 3.5%) Macinazione Acqua (ca. 16% U)

12 Pellettizzazione Miscela Motore Diesel Pellet Vibrovagliatura ISO-B Spandimento Trafila ISO-OS

13 Analisi del pellet Parametri richiesti dalla norma: UNI EN ISO :214 Biocombustibili solidi - Specifiche e classificazione del combustibile - Parte 2: Definizione delle classi di pellet di legno Parametri Unità di misura Norma Procedura Umidità % tq ISO :215 Stufa, 15 C Potere calorifico netto MJ kg -1 tq UNI EN 14918:21 Calorimetro, dinamico + Analizzatore CHN Durabilità meccanica % tq ISO :215 Pellet tester Massa volumica apparente kg m -3 ISO 17828:215 Contenitore volume noto Ceneri % ss ISO 18122:215 Muffola, 55 C Azoto % ss ISO 16948:215 Analizzatore CHN Cloro % ss ISO 16994:215 Calorimetro + crom. ionico Zolfo % ss ISO 16994:215 Calorimetro + crom. ionico

14 Analisi Pellet

15 Analisi Pellet

16 Analisi dei Filtri Campionati (47 mm, MK-36, Munktell) Analisi gravimetrica Determinazione degli IPA Determinazione degli IONI Determinazione del WSOC e IC Determinazione del TC Estrazione con solventi organici in bagno ad ultrasuoni IPA a 4, 5 e 6 anelli dell US EPA priority polluants determinati in HPLC in fase inversa con detector fluorescenza. IS: 6-metilcrisene SO 4 2-, NO 3-, Cl -, NO 2-, Na +, NH 4+, K + determinati in cromatografia ionica Estrazione con acqua in bagno ad ultrasuoni Analisi eseguite con l analizzatore di Carbonio Organico Totale (TOC) Analisi diretta del solido con l analizzatore di Carbonio Organico Totale (TOC)

17 ISO-A ISO-B ISO-OS Gas on-line ppm min NO mg/m3 min TSP C min T ppm min CO POTENZA NOMINALE

18 mg/mj Fattori di emissione medi delle TSP 2 16 ISO-A ISO-B ISO-OS ISO-A ISO-A ISO-B ISO-OS ISO-A ISO-A ISO-B ISO-OS IG PL IP NL

19 mg/mj Composizione delle TSP % 76% 73 21% 66% % TC Ioni Altri % 44% 24% 41 36% 47% 4 37% 47% ISO-A ISO-B ISO-OS 61% 16% 73% ISO-A ISO-A ISO-B ISO-OS ISO-A ISO-A ISO-B ISO-OS % IG PL IP NL

20 mg/mj Fattori di emissione medi degli ioni solubili 7 NH + 4 < LdQ Cl- NO2- NO3- SO42- K+ ISO-A ISO-B ISO-OS ISO-A ISO-A ISO-B ISO-OS ISO-A ISO-A ISO-B ISO-OS IG PL IP NL

21 mg/mj mg/mj Fattori di emissione medi del C 45 WSOC 45 WITC ISO-A ISO-B ISO-OS A1 A2 B A1 A2 B A1 A2 B A1 A2 B PL NL PL NL

22 µg/mj µg-tef/mj µg/mj µg-tef/mj IPA ISO-A ISO-B ISO-OS IG PL IP NL IG PL IP NL PL NL PL NL

23 Conclusioni Per valutare correttamente PM Tecnologia* 2.5 l impatto CO TSP reale NO x di Diossine una stufa (ng a pellet sull ambiente, dovrebbero (g/gj) essere prese I-TEQ/GJ) in Allo stato stazionario, considerazione anche le condizioni non stazionarie Quando su la stufa Stufe e è caldaie alimentata con pellet di alta qualità dispositivo avanzate con vengono raggiunte migliori condizioni di combustione. nuovo e ecolabel Dovrebbe pulito con essere Stufe e caldaie approfondita, tuttavia, l influenza del contenuto pellet di di ceneri a pellet sulle condizioni di combustione. elevata Caldaie a gas Dati primari sono di fondamentale importanza per una qualità naturale valutazione più ponderata dell impatto ambientale C. Schmidl, presentation of BeReal project B(a)P (mg/gj) Camino aperto ,2 22,2 42 1,5,56 * EMEP/EEA emission associato all uso di stufe a pellet domestiche. inventory guide book 216 Gli incentivi per le stufe a pellet dovrebbero essere supportati da studi che mirano a determinare qual è l uso delle stufe a pellet in condizioni di utilizzo domestico reale che comporta emissioni vicine ai valori certificati.

24 Ringraziamenti: Aedo Marri - TECORA Dott.ssa Elisa Venturini, PhD PostDoc researcher Dipartimento di Chimica Industriale Toso Montanari Università di Bologna elisa.venturini6@unibo.it Dott. Andrea Pizzi, PhD PostDoc researcher Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari ed Ambientali Università Politecnica delle Marche a.pizzi@univpm.it

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