Unità Tecnica Tecnologie Trisaia

Transcript

1 Unità Tecnica Tecnologie Trisaia Valorizzazione energetica delle biomasse attraverso la forestazione produttiva: una tecnologia made in Basilicata IL PROGETTO ENERPARK Giacobbe Braccio - Antonio Molino- ENEA 16 Dicembre 2011 Regione Basilicata Sala Inguscio - Castelmezzano

2 DI QUALI BIOMASSE SI PARLA? 2

3 PIANO DI AZIONE PER LE RINNOVABILI

4 Importanza della bioenergia nella crescita complessiva delle FER in Italia La bioenergia è un fonte rinnovabile continua e programmabile, con previsioni di sviluppo importanti in termini assoluti e relativi (previsioni PAN): 19% elettricità ( GWh), 54% calore e raffrescamento (5.670 ktep), 87% trasporti (2.530 ktep) su totale consumi energia da FER La bioenergia può contare su una pluralità di materie prime (biomasse residuali e/o da colture dedicate) e sulla disponibilità di tecnologie mature e affidabili: - elettricità da biomasse, biogas e bioliquidi - calore da biomasse solide - biocarburanti da colture dedicate

5 Focus sulle bioenergie nel seqore eleqrico (2010) 500 Potenza Eff. Lorda (MW) Numero Impianti Potenza efficiente lorda e numero Produzione lorda (GWh)

6 Bilancio eleqrico Nazionale Anno 2010

7 Biocarburanti : Trasporti ai fini dell obiettivo 10% Piano di azione nazionale per l utilizzo delle Fonti Rinnovabili di cui alla Direttiva 2009/28/CE

8 Piano di azione nazionale per le energie rinnovabili BIOMASSE Elettricità 0,4 Mtep (4,84) 1,8 Mtep (9,12) 1,65 Mtep (1,91) Riscaldameno / raffrescamento 5,5 Mtep (9,52) Biofuels lordi 0,2 Mtep 2,5 Mtep 2,25 Mtep TOTALE BIOMASSE 9,8 Mtep 6,94 Mtep TOTALE FR x ob. 17% 22,3 Mtep

9 IL PROGETTO ENERPARK REALIZZAZIONE DI UN IMPIANTO DI GASSIFICAZIONE ALIMENTATO A BIOMASSE PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA, TERMICA E BIOMETANO SNG INPUT ENERGETIC I50tonn/anno OUTPUT ENERGETICI Cellulosa 45% Lignina 30% Emicellulosa 25% BIOMETANO per l AUTOMOTIVE km/anno 120MWhe/anno Altri USI FINALI dell impianto: TRIGENERAZIONE IMMISSIONE RETE DISTRIBUZIONE BIOCOMBUSTIBILI LIQUIDI &CHEMICALS 250 MWht PRODUZIONE DI ENERGIA TERMICA

10 Il Reperimento della materia prima: LA BIOMASSA LE BIOMASSE UTILIZZATE SARANNO SOLO QUELLE DERIVANTI DA MANUTENZIONE ORDINARIA DI SUPERFICI MARGINALI QUALI LE PERTINENZE STRADALI DEL PARCO DI GALLIPOLI COGNATO FINALIZZATO AL RECUPERO ED ALLA VALORIZZAZIONE ENERGETICA RAMAGLIE PIANTE VECCHIE O MALATE SEGNALATE DALLA GUARDIA FORESTALE PROGRAMMA TRIENNALE DI FORESTAZIONE 2009/ RAFFORZAMENTO DEL SISTEMA DI PROGRAMMAZIONE E DI GOVERNANCE TUTELA E VALORIZZAZIONE DELLE RISORSE MODELLO OCCUPAZIONALE La gestione sostenibile dei boschi contribuisce al mantenimento e rivitalizzazione delle attività tradizionali sul territorio nonché alla valorizzazione delle risorse endogene presenti sul territorio stesso e alla prevenzione antincendio. Carta Forestale Regionale risulta che circa ettari di boschi sono costituiti da popolamenti transitori. Circa la metà di tali formazioni sono costituiti dai cosiddetti cedui invecchiati di proprietà pubblica

11 Il Reperimento della materia prima: LA BIOMASSA UTILIZZO DEL PORTALE ATLANTE NAZIONALE DELLE BIOMASSE PER LA QUANTIFICAZIONE LOCALE DI BIOMASSE DERIVANTI DALLA MANUTENZIONE ORDINARIA DI SUPERFICI MARGINALI NELLE PERTINENZE STRADALI DEL PARCO DI GALLIPOLI COGNATO RECEPITO ALL INTERNO DELL ACTION PLAN MSE PRESENTATO IL 30 GIUGNO 2010 PER L IMPLEMENTAZIONE DELLA DIRETTIVA 2009/28/CE, LA biomasse.enea.it PENDENZE 0 10% 11 20% 21 40% 41 60% > 61 % Pendenza Terreno % PARCO DI GALLIPOLI COGNATO PENDENZE 0 8% 8 20% 20 32% 32 44% > 44% ACCETTURA ettari Legno tonnellate /anno Ramaglie tonnellate /anno Individuata l area di approvvigionamento potenziale, si è proceduto all individuazione delle aree boschive incluse nel buffer di 1 km dalla strada, in modo da minimizzare il costo per il reperimento della biomassa dal bosco al punto di raccolta e trasporto posto in corrispondenza della strada principale ed inoltre è stata valutata la pendenza delle aree boschive del bacino di approvvigionamento, risultata inferiore all 8% e quindi di facile reperimento.

12 Stato aquale dell area d intervento AREA DI INTERVENTO

13 SPECIFICHE DELL IMPIANTO ENERPARK: Gassificatore Performance della sezione di gassificazione Biomassa al processo Biomassa agli ausiliari Syngas Prodotto(secco): ~ 50kg/h ~ 30kg/h 50Nmc/h Monossido di Carbonio 23%Vol. Metano 14%Vol. Idrogeno 35%Vol. Biossido di Carbonio 28%Vol. Efficienza di Processo* 70-80% *a seconda dell umidità della biomassa SYNGAS DEPURATO ALIMENTAZIONE BIOMASSA Performance della sezione di cleaning Outlet H 2 S concentration ~ 40 ppmv Efficienza di rimozione dell H 2 S 84% Outlet HCl concentration ~ 30 ppmv Efficienza di rimazione dell HCl 70% Efficienza di rimozione al ciclone (d=2 µm) Particle out 95 % 2,1 mg/nm³

14 SPECIFICHE DELL IMPIANTO ENERPARK: Motore a Gas MOTORE A GAS MOTORE A GAS Caratteristiche: Iniezione diretta Cilindri in linea 4 Alternatore sincrono trifase Marmitta insonorizzante Potenza 40-50kVA

15 SPECIFICHE DELL IMPIANTO ENERPARK: La sezione di compressione del syngas COMPRESSORE SYNGAS COMPRESSORE SYNGAS Caratteristiche: EEX-d-II-T3 Cilindri 3 Raffreddato ad aria Interefrigerato Capacità effettiva(1-41bara) Motore elettrico 55Nmc/h 14kW

16 SPECIFICHE DELL IMPIANTO ENERPARK: La sezione di Metanazione REATTORE DI CO-SHFT REAZIONE DI METANAZIONE CO + 3 H2 CH4 + H2O Volume _ Idrogeno Volume _ Monossido 1.5 REATTORE DI CO-SHFT CO + H2O CO2 + H2 Volume _ Idrogeno Volume _ Monossido = 3

17 SPECIFICHE DELL IMPIANTO ENERPARK: Upgrading per la produzione di Metano a 99.5% HOLLOW FIBER PEEK, >99%

18 SPECIFICHE DI IMPIANTO ENERPARK

19 IMPIANTO ENERPARK

20 Il Know how ENEA nei processi di Gassificazione presso il Centro Ricerche della Trisaia Vapore Syngas pulito Ossigeno Biomassa LETTO FLUIDO RICIRCOLO INTERNO Aria arricchita/vapore 1MWth Idoneo alla produzione di Energia EleTrica con MCI COMPOSIZIONE SYNGAS Specie %Vol. H 2 32 CO 17 CH N CO H 2 O 32 Syngas pulito Aria Fumi di CombusYone Biomassa Vapore LETTO FLUIDO CATALITICO RICIRCOLANTE Aria/vapore 500kWth Idoneo alla produzione di Energia EleTrica con MCI, FC o alla produzione di biocombusybili da Fischer Tropsh COMPOSIZIONE SYNGAS Specie %Vol. H CO 25.1 CH N CO Biomassa Vapore Syngas grezzo Aria LETTO FISSO UPDRAFT Aria/vapore 150kWth Idoneo alla produzione di Energia EleTrica con MCI COMPOSIZIONE SYNGAS Specie %Vol. H 2 20 CO 21 CH 4 4 N 2 40 CO 2 6 H 2 O 9 Aria Gas grezzo Zona di combusyone LETTO FISSO DOWNDRAFT Aria/vapore kWth Idoneo alla produzione di Energia EleTrica con MCI COMPOSIZIONE SYNGAS Specie %Vol. H 2 15 CO 22 CH 4 3 N 2 40 CO 2 20

21 PiaQaforma sperimentale per impiang co- trigenragvi (<1MWe) IVECO giri/min 40kWe MCFC 125kWe Turbec T kWe + 165kW risc o 95kW raffr

22 Produzione di biometano per l immissione in rete distribuzione, Mobilità ad impaqo zero, Generazione distribuita di energia eleqrica Supporto allo start-up d impresa nel settore dei trasporti e biocombustibili IMPIANTO DI L UPGRADING FINALIZZATO ALLA PRODUZIONE DI METANO PER L IMMISSIONE IN RETE ED IL SETTORE AUTOMOTIVE SETTORE AUTOMOTIVE COGENERAZIONE ProduQori e IndoQo IMMISSIONE RETE DISTRIBUZIONE IMPIANTO A BIOGAS da 5MWth Impianto di upgrading Sala Controllo Plug Flow per il processo di digestione anaerobica 3 Alimentazione biogas(nm /h) 1000 Costo esercizio 3 ( cent/nm biogas upgradato) 6.29 Costi totali incluso biogas 3 grezzo ( cent/nm biogas upgradato) 14.37

23 Veicoli a gas naturale nei Paesi UE (2010) (*) Esclusi Cipro, Malta e Romania Fonte: Natural Gas Vehicle Association - NGVA Europe, 2011

24 La gesgone della sicurezza per l impianto ENERPARK AT.EX.137(118a) Dir 99/92/CE Direttiva sociale Recepita in Italia con D.Lgs. GIUGNO 2003 (233) EX Grado della sorgente di Grado della emissione ventilazione Medio Secondo Zona 2 ZONIZZAZIONE Classificazione del prodotto GRUPPO II Prodotti ATEX OSSIGENO SYNGAS AZOTO CAMPO INFIAMMABILITA SYNGAS 100% 6(%Fuel) LFL 67(%Fuel) UFL CAMPO INFIAMMABILITA METANO CAMPO INFIAMMABILITA SYNGAS 50% 8(%Fuel) LFL 40(%Fuel) UFL 5(%Fuel) LFL 15(%Fuel) UFL

25 VALUTAZIONE DEL RISCHIO INVILUPPO DELLE SINGOLE ZONE

26 IMPIANTO ENERPARK PER LA MOBILITA SOSTENIBILE

27 Rinnovabili e occupazione Potenziale occupazione nel settore delle rinnovabili in Italia al 2020 Totale occupag Fonte: IEFE

28 Ricadute occupazionali delle filiere energegche numero di occupati/100gwh Fonte IEA, Cogenerazione Combustione carbone Fabbisogno occupazionale per le diverse filiere bioenergeyche Solare termico PV Eolico off shore Eolico on shore mini idro biocombustibili liquidi biogas Biomasse cicli vapore Gassificazione Energy crops Residui forestali Rifiuti agricoli Basilicata: Biomasse potenziale incremento occupazionale di circa unità

29 Giacobbe Braccio - Antonio Molino ENEA, Unità Tecnica Tecnologie Trisaia Grazie per l aqenzione

30 Le rinnovabili per produzione di energia eletrica in Basilicata Quota della produzione di energia eleqrica da fong rinnovabili rispeqo al consumo lordo 40,0% 37,4% 35,0% 30,0% 30,3% 25,0% 21,7% 20,0% 15,9% 15,5% 16,0% 16,2% 20,5% 15,0% 15,4% 13,8% 14,1% 13,3% 10,0% Basilicata Italia

31 BURDEN SHARING: Il trend Lucano e le disponibilità regionali sul termico ed eleqrico FER C+ FER E (ktep) Trend ateso dalla Regione Basilicata in termini di contributo alle FER Obiejvo PAN 2020 REGIONE BASILICATA(ktep) 364,7ktep FER C + FER E Biogas FORSU; 4,76 Legno Foreste; 28,26 Anno Biogas Reflui/scarti macellazione; 12,81 Paglie Potature POTENZIALE ENERGETICO REGIONALE 247 ktep Sanse+Vinaccia; 6,43 Potature; 21,63 Paglie; 173,22 Potenziale EnergeYco Regionale(ktep) Sanse+Vinaccia Legno Foreste Biogas FORSU Biogas Reflui/scarti macellazione Il solo contributo delle BIOMASSE LUCANE potrebbe contribuire per il 70% all obiejvo aqeso al 2020

32 BURDEN SHARING: Consumi finali nei trasporg nazionali e regionali Consumi finali nei trasporti al 2005: Italia ktep Gasolio; ktep Benzina; ktep Benzina Carboturbo Energia elettrica Biodiesel Gas naturale GPL Gasolio Consumi finali nei trasporti al 2005: Gasolio; 224 ktep Regione Basilicata 334 ktep Benzina; 104 ktep Benzina Energia elettrica Gas naturale GPL Gasolio Carboturbo; 4015 ktep GPL; 7 ktep GPL; 1338 ktep Energia elettrica; 892 ktep Gas naturale; 446 ktep Biodiesel; 0 ktep ktep Consumi da FER [MTep] 2020 Consumi finali lordi(cfl) [MTep] Il Dlgs n 28 del 2011 prevede, per i biocombustibili l obbligo del 5% di miscelazione al 2014 che arriverà al 10% al 2020 mentre se l origine è non alimentare (tipo lignocellulosica, alghe, etc.) valgono doppio nella quota di miscelazione. Trasporti Trasferimenti da altri Stati 2,530 39,630 1,144 -

33 Le rinnovabili per la produzione di energia eleqrica in Basilicata: Situazione aquale e obiejvi al Incremeng previsg dal PIEAR al 2020 MW GWh MW GWh MW GWh Eolico , Solare , idroeletrico , Bioenergie , TOTALE ,