ENERGIA & AMBIENTE s.r.l. Energia da fonti rinnovabili Gestione dell ambiente

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1 ENERGIA & AMBIENTE s.r.l. Energia da fonti rinnovabili Gestione dell ambiente Via Aiassa Villanova Canavese TO tel fax energiambiente. com www. energiambiente. com Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

2 SOLARE TERMICO OTTIMO COMPLEMENTO PER GENERATORI A BIOMASSA NELLA PRODUZIONE DI ACS Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

3 M E N E R G I A & PERCHÈ I PANNELLI SOLARI SONO UN COMPLEMENTO IDEALE PER UN IMPIANTO A BIOMASSA? M M M M Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

4 PERCHE Le due fonti sono complementari Al termine della stagione di riscaldamento si ha la quasi totale copertura della produzione di ACS Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

5 Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

6 P.C.I. relativi a specie diverse riferite al PESO P.C.I. in base al peso (kg) Posto uguale a 100 il faggio ROBINIA CARPINO FRASSINO FAGGIO QUERCIA BETULLA LARICE PINO SALICE ONTANO ABETE ROSSO ABETE BIANCO PIOPPO Legno (w 20%) = 4.0 kwh/kg = 14.4 MJ/kg = 3440 kcal/kg Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

7 P.C.I. relativi a specie diverse riferite al VOLUME Contenuto energetico in base al volume (msr) Posto uguale a 100 il faggio ROBINIA CARPINO FRASSINO FAGGIO QUERCIA BETULLA LARICE PINO SALICE ONTANO ABETE ROSSO ABETE BIANCO PIOPPO Legno (w=20%) = 4.0 kwh/kg = 14.4 MJ/kg = 3440 kcal/kg Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

8 LEGNA DA ARDERE Parametri energetici indicativi Unità di misura Valori Massa volumica kg/m Contenuto idrico (w) % 20 Potere calorifico inferiore kwh/kg 4,0 Densità energetica kwh/msa (spacconi) kwh/msa (da stufa) Densità energetica kwh/msr (da stufa) Ceneri % (in peso) 0,2-0,5 Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

9 CIPPATO Parametri energetici indicativi Unità di misura Valori Massa sterica kg/msr Contenuto idrico (w) % 30 Potere calorifico inferiore kwh/kg 3,1 Densità energetica kwh/msr Ceneri % (in peso) 0,2-0,5 Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

10 BRIQUETTES Parametri energetici indicativi Unità di misura Valore Massa volumica kg/m 3 > 900 Contenuto idrico (w) % < 15 Potere calorifico inferiore kwh/kg 4,6-5,2 Ceneri % (in peso) 0,5-1 Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

11 PELLET Parametri energetici indicativi Unità di misura Valori Lunghezza mm Diametro mm 6-10 Massa volumica kg/m Massa sterica kg/msr Contenuto idrico (w) % 8-12 Potere calorifico inferiore kwh/kg 4,7-5 Ceneri % (in peso) 0,3 - <1 Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

12 Confronto combustibili legnosi Parametri energetici indicativi Massa volumica Massa sterica Contenuto idrico Potere calorifico inferiore Kg/m 3 kg/ms % kwh/kg Legna da ardere ,0 Cippato ,1 Briquettes Pellet > < ,6-5,2 4,7-5 Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

13 APPLICAZIONI DEGLI IMPIANTI A BIOMASSA IMPIANTI TERMICI Civili Riscaldamento abitazioni uni- bi- familiari + ACS Impianti centralizzati: condomini Edifici pubblici: ospedali, case di riposo, scuole Impianti di teleriscaldamento Industriali Energia termica per riscaldamento e/o ciclo produttivo IMPIANTI TERMOELETTRICI Produzione di sola Energia Elettrica Cogenerazione: elettricità + calore Sistemi di cogenerazione Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

14 LA COMBUSTIONE DEL LEGNO PRINCIPI E PARTICOLARITÁ TECNICHE DELLA COMBUSTIONE SISTEMI DI REGOLAZIONE E CONTROLLO LA SONDA LAMBDA GLI INVERTER STRUMENTI E PARAMETRI DI MISURA Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

15 ESEMPIO DI RAFFRONTO DI EMISSIONI CON VARI COMBUSTIBILI Emissioni da impianti con diversi combustibilii legna tradizionale legna evoluto olio comb. metano gasolio olio comb. legna evoluto legna tradizionale polveri COV CO NOx Sox gasolio metano Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

16 Valori limite (di emissione) per gli impianti che utilizzano biomasse * ** D. Lgs. 3 Aprile 2006 n. 152 Norme in materia ambientale Allegato IX alla Parte Quinta - Sezione 2 Potenza termica nominale dell impianto (MW) (1) > 0,15 < 1 Polveri totali 100 mg / Nm 3 Carbonio organico totale (COT) - Monossido di carbonio (CO) 350 mg / Nm 3 Ossidi di azoto (espressi come NO 2 ) 500 mg / Nm 3 Ossidi di zolfo (espressi come SO 2 ) 200 mg / Nm 3 (1) Agli impianti di potenza termica nominale pari o superiore al valore di soglia (35 kw) e non superiori a 0,15 MW si applica un valore limite di emissione per le polveri totali di 200 mg / Nm 3 * Valori riferiti ad un ora di funzionamento dell impianto nelle condizioni di esercizio più gravose, esclusi i periodi di avviamento, arresto, guasti. ** Il tenore di ossigeno di riferimento è pari all 11% in volume nell effluente gassoso anidro, rapportato alle condizioni normali. Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

17 D.Lgs n. 152 Allegato IX alla Parte Quinta Parte III Limiti di emissione delle Biomasse in mg/nm 3 riferiti ai fumi secchi con 11% di O 2 Pt nominale (MW) 0, >20 Polveri CO NO 2 eq SO 2 eq Agli impianti con potenza termica nominale P compresa tra 35 e 150 kw si applica un valore limite per le polveri totali di 200 mg/m3n Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

18 IL CONTENIMENTO DELLE EMISSIONI SI OTTIENE CON L OTTIMIZZAZIONE DELLA COMBUSTIONE SISTEMI DI DEPURAZIONE DEI FUMI Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

19 L OTTIMIZZAZIONE DELLA COMBUSTIONE Si ottiene attraverso: miglioramento del rapporto e distribuzione aria - combustibile adeguato tempo di permanenza in camera di combustione controllo della temperatura Risultato: minore CO (monossido di carbonio) minori NO x (ossidi di azoto) minori incombusti minori polveri inferiori quantità di ceneri minori perdite maggiori rendimenti Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

20 I SISTEMI DI DEPURAZIONE DEI FUMI APPLICABILI AGLI IMPIANTI A BIOMASSA CICLONI E MULTICICLONI Primo trattamento dei fumi Depurazione in funzione dei valori di entrata FILTRI A MANICHE Sistema efficiente Sensibile (tessuto) alla temperatura ELETTROFILTRI Sistema di alto costo adatto ai grandi impianti Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

21 DIMENSIONAMENTO DELL IMPIANTO (GENERATORE) PRINCIPI DEL DIMENSIONAMENTO UTILITÁ DEL CONTENIMENTO DELLA POTENZA VALUTAZIONE DELLA NECESSITÁ DI UN GENERATORE IN PARALLELO ALIMENTATO DA UN COMBUSTIBILE TRADIZIONALE PER: EMERGENZA INTEGRAZIONE CONTENIMENTO DELLA POTENZA Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

22 ACCUMULO + MANTENIMENTO DELLA TEMPERATURA DEL RITORNO SONO REQUISITI FONDAMENTALI DI UN IMPIANTO A BIOMASSA M M M M M Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

23 Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

24 ACCUMULATORI - SERBATOI - BIDONI Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

25 Il mantenimento della temperatura del ritorno in caldaia è fondamentale!! Perché riduce il problema della condensazione dei fumi che è causa di: sporcamento dello scambiatore e del camino > aggravi di manutenzione e gestione > rendimenti inferiori > maggiori emissioni di inquinanti > corrosioni >> minore durata dell impianto Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

26 SISTEMI PER IL MANTENIMENTO DELLA TEMPERATURA DEL RITORNO Piccoli impianti Valvola termostatica a taratura fissa Pompa anticondensa Medi e grandi impianti Sistemi con valvola miscelatrice Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

27 LA VALVOLA DI SICUREZZA TERMICA È una valvola a taratura fissa (c.a 98 C) che, al suo intervento, fa circolare acqua fredda nello scambiatore di sicurezza presente nella caldaia asportando calore fino al raggiungimento del valore di chiusura della valvola stessa. Essendo un congegno autonomo funziona senza elettricità. Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

28 TIPOLOGIA DI IMPIANTI A BIOMASSA SCELTA DELLA TIPOLOGIA DI IMPIANTO (GENERATORE / CALDAIA) Impianti (con generatore) a PEZZI DI LEGNA Impianti a PELLET Impianti a CIPPATO La TIPOLOGIA è SCELTA in funzione di: IMPIEGO BIOMASSA DISPONIBILE POTENZA Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

29 Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

30 ACCESSORI INDISPENSABILI E OPZIONALI LA SONDA LAMBDA LA PULIZIA AUTOMATICA DELLO SCAMBIATORE - L ESTRAZIONE DELLE CENERI AUTOMATICA Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

31 UN MODERNO SISTEMA DI RISCALDAMENTO A PEZZI DI LEGNA èun sistema ECONOMICO ECOLOGICO PRATICO EFFICIENTE Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

32 COS È UN MODERNO RISCALDAMENTO A PEZZI DI LEGNA è un sistema composto da: una caldaia tecnologicamente avanzata, un accumulatore adeguato, un impianto idraulico corretto. Possibilmente integrato da un impianto solare per produzione di ACS Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

33 ESEMPIO DI IMPIANTO DI RISCALDAMENTO / ACS INTEGRATO LEGNA / GAS / SOLARE DATI CARATTERISTICI IMPIANTO Caldaia a legna: 20 kw Caldaia a condensazione a gas: 15 kw Accumulatore: l Bollitore ACS: 500 l Volumetria riscaldata: ~ m 3 (2/3 radiatori 1/3 pavimento) Consumo annuo legna: ~ kg (90 q) Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

34 COMPOSIZIONE IMPIANTO SOLARE n. 3 Pannelli solari piani da 2 m 2 cad. Totale superficie captante: 6 m 2 Installazione su tetto piano Orientamento: Sud Inclinazione: 45 Bollitore verticale in acciaio INOX da 500 l a tre serpentine di scambio (gas legna solare) Centralina di comando integrata nella caldaia a legna Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

35 IMPIANTO DI RISCALDAMENTO/ACS INTEGRATO LEGNA/GAS/SOLARE Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

36 SCHEMA IMPIANTO CENTRALE TERMICA Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

37 SCHEMA SEMPLIFICATO IMPIANTO CENTRALE TERMICA Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

38 PARTICOLARE QUADRO ELETTRICO CON INTEGRATORI DI ENERGIA Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

39 PRODUZIONE/CONSUMO ACQUA CALDA SANITARIA Produzione/Consumo ACS (4546 kwh) Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre Gennaio Febbraio Marzo Aprile Solare kwh - 83,5% Legna / Gas 754 kwh - 16,5% Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

40 PRODUZIONE ACS SOLARE MAGGIO - APRILE ACS "Solare" stagione kwh = 83,5% kwh Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre Gennaio Febbraio Marzo Aprile Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

41 PRODUZIONE ACS DA CALDAIA A LEGNA / GAS ACS da Caldaia a legna / gas 754 kwh = 16,5% kwh Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre Gennaio Febbraio Marzo Aprile Mese Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

42 TEMPERATURE MEDIE MENSILI A VILLANOVA C.SE 05/05 04/06 Temperature medie mensili 25 maggio giugno luglio 21,7 22,5 20,8 agosto settembre ottobre novembre dicembre gennaio febbraio marzo aprile , ,4 12,25 C ,7 0,4 0,2 2,5 6,4 0 Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

43 ANALISI COSTO IMPIANTO / ENERGIA teorico (senza contributi) Costo impianto installato ,00 ( ) Energia erogata Consumo combustibile Costo combustibile Costo energia erogata 39 MWh ( ACS 85% solare) kg (legna 50 cm) (120 /t) 31,76 /MWh (combustibile) Costo a metano 2.965,00 Delta annuale combustibile 1.885,00 Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

44 ANALISI COSTO IMPIANTO / ENERGIA reale (con i contributi ricevuti) Costo impianto installato ,00 Contributi ricevuti (5.800,00 C.T ,00 sol.) Costo reale investimento ,00 Costo combustibile 225 (25 /t) Costo energia erogata 6,62 /MWh (combustibile) Costo a metano 2.965,00 Delta annuale combustibile 2.740,00 Durata media impianto 15 anni Anni di ammortamento 4-5 Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

45 IMPIANTO FOTOVOLTAICO COMPOSIZIONE IMPIANTO n. 12 Pannelli da 180 Wp x Totali 2,16 kwp Collegati in n. 2 stringhe n. 1 Inverter Orient. Sud +41 Inclinazione 23 COSTO IMPIANTO: ~ ,00 uro Produzione attesa: ~ kwh/anno Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

46 GLI IMPIANTI AUTOMATICI A PELLET DI PICCOLA TAGLIA Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

47 ESEMPIO DI IMPIANTO A PELLET CON DEPOSITO ADIACENTE ED ESTRAZIONE A COCLEA Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

48 GLI IMPIANTI A CIPPATO TIPOLOGIA Griglia fissa Griglia mobile Taglie Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

49 SISTEMI DI ESTRAZIONE Estrattore a rastrelli Estrattore a bracci Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

50 I SISTEMI DI TRASPORTO Coclea Nastro Spintore Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

51 I DEPOSITI DEL CIPPATO Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

52 Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

53 ENERGIA & AMBIENTE s.r.l. Via Aiassa 15 VILLANOVA CANAVESE TO Tel Fax energiambiente.com Solare termico e generatori a biomassa ENEA, Saluggia,

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