De re rustica- Energia, Innovazione e Governance

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Mariano Leonardi
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1 De re rustica- Energia, Innovazione e Governance Biomasse: Tecnologie di conversione termochimica nel panorama nazionale Roma 25 ottobre 2011 Ing. Giacobbe BRACCIO ( enea.it ) Tel

2 Piano di azione nazionale per le energie rinnovabili 0,4 Mtep (4,84) BIOMASSE Elettricità 1,8 Mtep (20% di 9,12 Mtep ) 1,65 Mtep (1,91) Riscaldameno / raffrescamento 5,5 Mtep ( 60% di 9,52 Mtep) 0,2 Mtep Biofuels lordi 2,5 Mtep 2,25 Mtep TOTALE BIOMASSE 9,8 Mtep 6,94 Mtep TOTALE FR x ob. 17% 22,3 Mtep

3 Trasformazioni energetiche Biomassa TERMOCHIMICI BIOLOGICI ESTRAZIONE OLI combustione gassificazione pirolisi digestione anaerobica syn-gas fermentazione alcolica esterificazione CALORE bio-olio syn-gas carbone bio-gas etanolo biodiesel 3

4 Prodotti da conversione termochimica Combustione Calore Caldaia Motore Elettricità CHP Gassificazione Syngas Turbina Pirolisi Bio-olio Stoccaggio Prodotti Chimici

5 EURO/MWh Combustione biomasse Costo di esercizio relativo ai diversi combustibili (riferito al calore utile) 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 gasolio metano GPL legna cippato pellet 5

Combustione biomasse per piccoli generatori -attività ENEA Combustione biomasse TEST DI SISTEMA IN FUNZIONE DELLE DIVERSE TIPOLOGIE DI BIOMASSE ED ALLA INTEGRAZIONE CON CALDAIE A RECUPERO.

6 Combustione biomasse per piccoli generatori -attività ENEA Combustione biomasse TEST DI SISTEMA IN FUNZIONE DELLE DIVERSE TIPOLOGIE DI BIOMASSE ED ALLA INTEGRAZIONE CON CALDAIE A RECUPERO. IMPLEMENTAZIONI DI SISTEMA PER MIGLIORARE IL RENDIMENTO; SVILUPPO DI COMPONENTI PER IL CONTENIMENTO DELLE EMISSIONI; MESSA A PUNTO DI PROCESSI DI PRETRATTAMENTO DELLE BIOMASSE RESIDUALI;

7 Proprietà di alcune biomasse Tipo P.C.I. [MJ/kg] ss Densità [kg/m³] Densità energetica [GJ/m³] Dimensioni tipiche [ø mm] Ceneri Legno catasta ,4-9, ,1-3 Cippato ,1-4, ,1-3 Segatura ,6-3,5 0,1-0,5 0,1-3 Paglia di frumento 17, ,6-5, Stocchi di tabacco 17, , Potatura di olivo 17, , Lolla di riso ,6-1, Sansa esausta 19, ,6-8,4 0, Potere calorifico di alcuni combustibili tradizionali [MJ/kg]: [%] Gasolio 42 Gas naturale 48 Carbone 29 ss Idrogeno 120 7

Bioenergie Focus 2.500 bioenergie Potenza Eff. Lorda (MW) 800 nel Numero Impianti settore elettrico (2010) Bioenergie 740 202 Potenza Eff. Lorda (MW) 2.500 Numero Impianti 2.019 2.352 2.019 1.

8 Bioenergie Focus bioenergie Potenza Eff. Lorda (MW) 800 nel Numero Impianti settore elettrico (2010) Bioenergie Potenza Eff. Lorda (MW) Numero Impianti N impianti 97 Potenza Eff. Lorda (MW) N impianti N impianti Numero Impianti Legenda Biomasse* Biogas Bioliquidi Potenza (MW) Potenza (MW) Legenda Produzione lorda rinnovabile (GWh) Produzione lorda rinnovabile (GWh) Produzione lorda (GWh) Biomasse* Biogas Bioliquidi 138 * Inclusa la parte biodegradabile dei rifiuti Potenza (MW) Legenda Produzione lorda rinnovabile (GWh) Produzione (GWh) Biomasse* Biogas Bioliquidi Produzione (GWh) Produzione (GWh) * Inclusa la parte biodegradabile dei rifiuti

9 Energia elettrica da biomasse lignocellulosiche necessità annua biomassa (tonnellate di sostanza secca) combustione con turbina ORC gassificazione a letto fisso/mci gassificazione a letto fluido con MCI combustione con turbina a vapore potenza (kw el ) 9

accoppiati a gassificatori (syngas) o digestori (biogas) Turbine e microturbine a gas TG

10 Energia termica ed elettrica da biomasse Tecnologie per impianti cogenerativi distribuiti MCI a biocombustibili liquidi (biodiesel, bioetanolo, olii vegetali tal quali) MCI accoppiati a gassificatori (syngas) o digestori (biogas) Turbine e microturbine a gas TG Cicli a vapore Motori Stirling Cicli ORC Motori a vapore (Spilling) Motori a ciclo Brayton Etcc.

11 Ciclo ORC Ciclo Rankine a fluido organico Potenza: Funzionamento: Condizioni di esercizio: kw el Ciclo Rankine con fluido di lavoro organico e fluido termovettore di scambio termico con caldaia pressione fino a 25 bar, temperature max di esercizio fino a 310 C efficienza elettrica: 18 20% efficienza: fino a 75 %

12 Fluid bed gasifier Guessing (Austria) Location Type, Capacity Biomass feed Status Guessing 8 MW th, 2 MW el wood chips Operativo Oberwart 8,5 MW th, 2,7 MW el wood chips Operativo Villach 15 MW th, 3,7 MW el wood chips In fase di progettazione Klagenfurt 25 MW th, 5.5 MW el wood chips In fase di progettazione Ulm, DE 15 MW th 5.3 MW el wood chips In costruzione Geislingen, DE 10 MW th 3.3 MW el wood chips In fase di progettazione 12

13 Impianto di steam gasitification (Austria) Reattore gassificazione a vapore, potenza 500 kwt. gassificatore a letto bollente con circolazione interna (FICFB) gas prodotto nitrogen free letto catalitico Characteristics of the gas Gaseous products without catalyst. With catalyst. dati sper. CO 2 CO 21 % vol 25 % vol 11 % vol 33 % vol 21 % vol 20 % vol CH 4 10 % vol 0 % vol 20 % vol Internamente ricircolato con separazione della zona di combustione da quella di gassificazione H 2 39 % vol 53 % vol N 2 3% 3% C 2 H 6, 2 % vol 0 % vol PCI 33 % vol 6 % vol 0.2 % vol KJ/Nmc 13

14 Tecnologie e servizi avanzati presso i laboratori ENEA Il Centro Ricerche di Trisaia Piattaforma sperimentale impianti di gassificazione Gassificatore a letto fluido interconnesso 1,3 MW t Gassificatore a letto fisso controcorrente 150 kw t letto fisso P= KWe Cella a combustibile a carbonati fusi 125 kw e Gassificatore a doppio letto fluido a vapore 500 kw t

15 Facility alla gassificazione di biomasse per co/tri-generazione IVECO giri/min 40kWe MCFC 125kWe Turbec T kWe + 165kW risc o 95kW raffr

16 BRISK project (7FP) BRISK project (7FP) The European Research Infrastructure for Thermochemical Biomass Conversion The BRISK initiative will integrate networking activities to foster a culture of co-operation between the participants in the project, and the scientific communities benefiting from access to the research infrastructures, with the pursuit of joint research activities, and facilitate transnational access by researchers to one or more infrastructures among those operated by participants. 4 years project (kick off on 1 october 2011) Total value 9 Ml As answer to the call FP7-INFRASTRUCTURES (Research Infrastructures for thermo-chemical biomass conversion) of july 2010.

17 Partnership of the BRISK PROJECT The COORDINATOR

18 FINE PRESENTAZIONE 18

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