Celle a combustibile alimentate a syngas dalla gassificazione di biomasse

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1 VALUTAZIONI SULL UTILIZZO DELLE BIOMASSE FORESTALI PER LA COGENERAZIONE DIFFUSA Celle a combustibile alimentate a syngas dalla gassificazione di biomasse Carbonia, 6 Maggio 2014 Auditorium Centro Ricerche Sotacarbo Angelo Moreno ENEA Unità Tecnica Fonti Rinnovabili

2 Gassificazione accoppiata con celle a combustibile Perché e quali celle Una cella a combustibile è un dispositivo elettrochimico che trasforma l energia chimica di un combustibile direttamente in elettricità e calore. Tipologie di celle: a) bassa temperatura: PEMFC, AFC, PAFC, DMFC (Platino) b) Alta temperatura : SOFC, MCFC (Nichel) SOFC - Ossidi solidi MCFC Carbonati fusi

3 Gassificazione accoppiata con celle a combustibile Perché e quali celle Alte efficienze in un ampio intervallo di potenze e bassissime emissioni

4 ENEA: aività svolte nel se8ore Ø Celle a carbona+ fusi : alimentazione con gas derivante da biomasse o rifiu5 (Proge8o CONTEX) U5lizzo come sistemi per la separazione della CO 2 Ø Celle ad ossidi solidi: Cara8erizzazione di materiali e componen5 (coa5ng, effe8o dei contaminan5) Studio delle prestazioni a lungo termine (short stacks) Cara8erizzazione di stack e moduli CHP ProgeI: EFESO, Industria 2015, coordinatore Merloni; proge< europei SCoReD 2.0 e NELLHI Stazione di prova per celle a carbona5 fusi Ø Laboratorio FC nell ambito del Distre7o Energia della Campania Ø Biomasse/residui e FC: Sviluppo di strumen+ per pubbliche amministratori, imprenditori/inves+tori e decisori poli+ci: Atlante delle biomasse AIDA: Analisi di faibilità di impian5 a biomasse Stazioni di prova per celle ad ossidi solidi

5 Atlante delle biomasse Censimento su scala provinciale per l anno 2006 di: Ø Residui agricoli e forestali Ø Reflui zootecnici Ø Scar5 di macellazione Ø Acque reflue e FORSU Ø Scar5 Agroindustriali Mappa tema5ca del potenziale annuo di produzione di potature di vite, olivo e alberi da fru8o

6 La potenzialità energe+ca dei rifiu+ Biogas poten+al in Italy (2006) Da FORSU: 1.3 x 10 9 m 3 = 620 ktep potere calorifico Da allevamen5 (bovini & suini): 1.9 x 10 9 m 3 = 905 ktep potere calorifico Potenziale totale Residui vegetali e animali (ITABIA, 2007): 22 Mtep h8p://

7 Obiettivi del Servizio web A.I.D.A. Ø Un servizio di supporto all assistenza tecnica per gli operatori del sistema produttivo agricoltura e agroindustria; Ø Studi di pre-fattibilità tecnica-economica-ambientale per le tecnologie Digestione Anaerobica e Gassificazione per la valorizzazione energetica delle biomasse di tre possibili profili di utenza: Pubblica Amministrazione che ha interesse a definire la disponibilità di biomassa in relazione al territorio di appartenenza e quindi la potenzialità di tale risorsa in termini energetici; Imprenditore Finanziario interessato alla realizzazione di un impianto su scala industriale che crei reddito, che vuole sfruttare il know-how delle tecnologie esistenti per investire in una soluzione concreta. Azienda Agricola che ha interesse a trasformare i propri rifiuti in una risorsa, per risolvere i problemi relativi alla gestione dei rifiuti traendone un profitto economico, sia per il mancato onere per lo smaltimento dei reflui, sia per il recupero di materia e la valorizzazione energetica degli stessi.

8 Funzionalità dello strumento AIDA Dati utilizzati ed elaborati all interno della piattaforma: Database: Atlante Italiano delle biomasse à settore zootecnico e settore rifiuti organici provenienti dalla raccolta differenziata. Caratteristiche qualitative di varie tipologie di biomasse. Diverse tipologie di cogeneratori (MCI, TAG, MCFC) con relative caratteristiche tecnologiche e di costo. Voci di costo delle varie opere civili ed elettromeccaniche per la realizzazione di un impianto tipo di digestione anaerobica e gassificazione. Ø Info point à consultazione di pubblicazioni e report dell accordo di programma RSE, studi di settore in ambito digestione anaerobica e gassificazione.

9 Funzionalità dello strumento AIDA Fermentescibili ATLANTE ITALIANO BIOMASSE Lignocellulosiche Potenziale Biomasse Potenziale Produzione EE Potenziale Biomasse Fermentescibili (t/y) Potenziale Biomasse Lignocellulosiche (t/y) Potenziale Biogas Mil di Nm 3 /y Potenziale Produz. EE GWhe/y 9

10 ADP ENEA MSE BIOGAS/SYNGAS- MCFC Alimentazione di celle a carbonati fusi con GASSIFICATORE di biomasse e analisi dei sistemi di clean up del gas Alimentazione di celle a carbonati fusi con BIOGAS da digestore anaerobico Layout dell impianto di gassificazione accoppiato con un sistema da 125 kw MCFC

11 Facility per la gassificazione delle biomasse per la produzione di energia ele7rica e calore co- tri genera+vo IVECO giri/min 40kWe MCFC 125kWe Turbec T kWe + 165kW risc o 95kW raffr

12 ADP ENEA MSE BIOGAS/SYNGAS- MCFC u u Sviluppo e prova di diverse 5pologie di gassificatori di biomasse (a le8o fisso, a le8o fluido con ossigeno e/o vapore) accoppia5 con MCI, turbina o celle a combus5bile Gassificazione per la produzione di biocombus5bili a8raverso processi di sintesi Gassificatore a letto fluido da 550 kw th per la produzione di gas ricco di H2 (> 38%), adatto per la sintesi di biocombustibili o per l accoppiamento con una cella a combustibile

13 ADP ENEA MSE MCFC come concentratori di CO2 Valutazione delle problema5che connesse con l impiego delle celle a carbona5 fusi come concentratori di CO 2, della faibilità dell alimentazione del catodo della cella con i fumi di un impianto di generazione ele8rica di potenza IDROGENO Gas naturale Reformer Anodo Ca7ura CO 2 CO 2 Esausto Catodo Impianto termico MCFC

14 Corea Un nuovo record: Opera+vo l impianto da 60 MW - 단지공원화 ( 외부는녹지및산책로, 내부공간은이동식화단 ) - 홍보관을산업단지랜드마크시설 ( 세미나실, 전시공간등 ) 로건설 - 소음원 ( 송풍기 ) 을차폐벽으로완전차단하고, 단지외관은방음림조성등환경친화적으로설치

15 Situazione in USA IGFC: Integrated Gassification Fuel Cell

16 USA DOE Clean Coal Research Program Sistemi energe+ci avanza+: Finanziamen M$ 2013 M$ Gassificazione 39 37,1 Sistemi avanza5 di combus5one 16 15,2 Turbine ad idrogeno 15 14,3 Combus5bili 5 4,8 Cella a combus5bile ad ossidi solidi 25 23,8 Totale ,2

17 USA DOE Clean Coal Research Program

18 DOE FCE : Porge7o CEPACS: Combined Electric Power and Carbon- dioxide Separa5on system

19 Giappone: Proge7o ENE- FARM Il Ministero dell Industria (METI) ha lanciato nel 2009 il proge8o ENE- FARM per incen5vare l introduzione dei sistemi micro CHP, con risulta5 sorprenden5. Il regime di incen5vazione sarà mantenuto sino al 2015, perché si prevede che il mercato sarà pronto a par5re anche senza tali incen5vi a par5re dal Iniziale Addizionale Totale (M ) Per unità N. Sistemi Cumula5vo a Generazione a Generazione 2011

20 Giappone: Proge7o ENE- FARM Grazie per l attenzion e