1- Il termoutilizzatore di Brescia

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3 Alberto 3 D elettrotecnica Marchina progetto scuola Il termoutilizzatore di Brescia Studiare il funzionamento e la struttura del termo utilizzatore (in particolare quello di Brescia, considerato uno dei migliori al mondo) è stato molto interessante, in quanto ha permesso a me e al mio gruppo, con cui ho svolto la ricerca, di capire come tutto si può riutilizzare anche per la produzione di energia. I rifiuti sono infatti gli scarti che quotidianamente tutte le persone producono, senza pensare che grazie al termovalorizzatore potrebbero trasformarsi in energia, risolvendo il problema dello smaltimento e quello delle discariche. Le informazioni raccolte nella ricerca sono state estrapolate di seguenti siti: Abbiamo svolto la ricerca in particolare sul termo utilizzatore di Brescia in quanto abitanti della provincia di Brescia. È stato educativo ed affascinante scoprire che il nostro inceneritore è considerato uno dei migliori al mondo dalla columbia university. Parte del mio commento lo dedico anche al progetto scuola 21. Questo progetto lo ritengo fondamentale in quanto salvaguardare l ambiente è di primaria importanza sia ai giorni nostri che per le generazioni future, e il progetto scuola 21 mi ha permesso di studiare i metodi per ridurre le emissioni e le centrali che sfruttano le risorse rinnovabili, per quando finiranno i combustibili fossili.

4 TERMOUTILIZZATORE DI BRESCIA Il Termoutilizzatore ha come scopo quello di produrre energia elettrica dai rifiuti che residuano a valle della raccolta differenziata. L'impianto è composto da tre unità di combustione, di cui una dedicata alle biomasse, ed è stato realizzato utilizzando le più avanzate tecnologie. Il termo utilizzatore è stato realizzato grazie ad una idea di fondo: la salvaguardia dell ambiente. Questo lo si può notare dalla struttura architettonica e dal fatto che il 50% dell'investimento per la realizzazione dell'impianto è stato destinato ai sistemi di depurazione dei gas di combustione e a quelli di protezione ambientale. In termini di efficienza energetica, la termovalorizzazione costituisce un importante fattore di protezione ambientale, sia perché consente il risparmio di risorse energetiche non rinnovabili, sia perchè permette di evitare emissioni dagli impianti alimentati a combustibili fossili. Grazie alla rete del teleriscaldamento, infatti, è possibile produrre non solo energia elettrica ma anche recuperare energia termica in quantità rilevanti, convogliando il calore prodotto nella rete del teleriscaldamento, fino alle abitazioni dei singoli utenti. Nell'anno 2011 il Termoutilizzatore di Brescia ha bruciato 796 mila tonnellate di rifiuti e biomasse, ricavando 602 milioni di chilowattora di elettricità e 747milioni di chilowattora di calore. Per dare un'idea più concreta, tali dati significano che nel 2011 il Termoutilizzatore ha prodotto elettricità pari al fabbisogno di circa famiglie e calore pari al fabbisogno di oltre appartamenti. Ha inoltre consentito il risparmio di oltre TEP - Tonnellate equivalenti di petrolio e ha evitato l'emissione in atmosfera di oltre tonnellate di anidride carbonica - CO 2, corrispondenti al risultato ottenibile con la riforestazione di oltre ettari di superficie (circa due volte l'estensione del Comune di Brescia). Le ceneri pesanti da combustione sono ulteriormente recuperate: il ferro viene separato in sito, mentre la parte restante viene conferita ad impianti dedicati che effettuano la separazione dei metalli non ferrosi e il recupero della frazione restante per la produzione di cemento e calcestruzzo. Le polveri raccolte dai filtri vengono convogliate in appositi sili di stoccaggio e, dopo opportuna

5 inertizzazione mediante un processo che ne assicura l'innocuità, utilizzate per il riempimento di miniere profonde in Germania. Grazie al progetto del comune di Brescia, cioè quello di riportare periodicamente sul sito della provincia le tabelle e le relazioni compiute da commissioni esterne riguardo le emissioni e il funzionamento dell impianto, il termo utilizzatore è stato considerato dalla Columbia University uno dei migliori al mondo. FUNZIONAMENTO DELL IMPIANTO Il funzionamento dell impianto si può suddividere in queste 3 fasi: 1. INGRESSO DEI RIFIUTI: I rifiuti in ingresso all impianto sono gli indifferenziati, non utilmente riciclabili, che arrivano direttamente dai cassonetti; tali rifiuti indifferenziati sono il materiale che rimane dopo la selezione mediante la Raccolta Differenziata delle frazioni più pregiate che vengono riciclate come materiali. A Brescia il44% dei rifiuti viene avviato al riciclaggio, l'obiettivo è il 50%. La composizione media tipica dei RU è: carta e cartone 34% materie plastiche 20% materiale organico, tessili, legno 37% inerti, metalli, vetro, ecc. 9% Il potere calorifico dei rifiuti risulta attualmente compreso tra 1800 e 2400 kcal/kg a seconda della composizione dei rifiuti stessi.

6 Tutti i rifiuti conferiti dopo la pesatura e il controllo documenti degli automezzi, accedono al Termoutilizzatore attraverso un apposito portale di controllo situato all ingresso; sul portale sono installati tre strumenti fissi del tipo scintillatori plastici di ampia superficie per il rilevamento di eventuali sorgenti radioattive. 2. PROCESSO DI COMBUSTIONE Dopo essere stati scaricati, i rifiuti sono automaticamente dosati sulla griglia mobile, dispositivo ad altissima tecnologia, dove la temperatura viene costantemente regolata a circa 1000 gradi per conseguire la completa combustione. All interno della caldaia i fumi caldi provenienti dal combustore entrano in contatto con i tubi dell acqua e del vapore, ai quali cedono calore. L acqua in pressione si scalda e, nell evaporatore, bolle e diventa vapore saturo che viene infine surriscaldato. L acqua entra in caldaia, alla pressione di 80 bar e ad una temperatura intorno a 130 C. Il vapore esce dalla caldaia ad una pressione di 70 bar e ad una temperatura di circa 460 C. La griglia di combustione, costituita da 6 corsie parallele che hanno 15 gradini in movimento per consentire una miscelazione efficace dei rifiuti e quindi la loro completa combustione. Infine l impianto è costituito da 3 linee di combustione; le prime due, entrate in funzione nel 1998, trattano i rifiuti urbani e speciali, mentre la terza, avviata nel 2004, utilizza residui di origine prevalentemente vegetale. 3. TRATTAMENTO DEI FUMI All impianto di trattamento giungono i fumi provenienti dalla caldaia, ai quali vengono aggiunti calce idrata e carboni attivi. La calce idrata si combina con le sostanze nocive che si trovano allo stato gassoso, in particolare l acido cloridrico e fluoridrico e l anidride solforosa e solforica, per formare sali di calcio precipitano in fase solida diventando polveri poi trattenute dal filtro. I carboni attivi adsorbono microinquinanti residui (tra cui metalli pesanti, diossine e furani) incorporandoli nelle polveri. I fumi attraversano quindi i filtri a maniche. Le maniche sono costituite da feltri di speciali fibre sintetiche; ciascuna manica è lunga 7 metri ed ha un diametro di 13 centimetri. Ciascuna linea del TU ha un filtro composto da circa 2000 maniche. I fumi aspirati dalla caldaia attraversano le maniche dall esterno verso l interno a bassa velocità (meno di 1 metro al minuto), il feltro delle maniche trattiene le polveri e con esse le sostanze assorbite. I fumi escono depurati dalle maniche e vengono convogliati all esterno. Lo strato di polveri che si forma sull esterno delle maniche viene periodicamente scrollato meccanicamente mediante impulsi di aria compressa. Le polveri trattenute dai filtri vengono raccolte nelle tramogge poste sul fondo del filtro e poi periodicamente convogliate ai sili di stoccaggio.

7 I fumi depurati fuoriescono dal camino ad una altezza di 120 metri. Nel camino, a varie quote, vi sono sofisticate apparecchiature di monitoraggio che misurano in continuo le concentrazioni dei seguenti componenti: Ossigeno (O2) Monossido di carbonio (CO) Biossido di zolfo (SO2) Ossidi di Azoto (NOx) Acido cloridrico (HCl) Polveri (PTS) Carbonio organico totale (COT)

8 2 - L'INCENERITORE DI BRESCIA Siti utilizzati Per questa ricerca sono stati utilizzati diversi siti. I più importanti sono i seguenti elencati qui sotto : qas/documenti/termoutilizzatore_di_brescia_dichiarazione_ambientale_aggiornamento_2011.pdf EA2C93F11CAE/0/RapportoTermoutilizzatore pdf Informazioni e resoconto riguardo il progetto Per questo progetto sono stati attuati degli studi sulla storia del termoutilizzatore di Brescia. Nei siti elencati sopra, si possono trovare svariate informazioni che indicano quali cambiamenti tecnologici sono avvenuti col passare degli anni. Il gruppo che si occupa del progetto L'inceneritore di Brescia è costituito da 4 persone: -Molinari Paolo -Franzoni Luca -Marchina Alberto -Verzeletti Mattia Ciascuna di queste 4 persone ha il compito di svolgere una ricerca che riguardi l'argomento proposto ( es. la storia dell'inceneritore, qual è il suo funzionamento, quali sono i fattori che lo coinvolgono, quali sono i dati dell' emissioni ).

9 TERMOUTILIZZATORE DI BRESCIA La Storia Tra la fine degli anni Sessanta e l inizio degli anni Settanta ASM1 ha cominciato a studiare un sistema che avrebbe rivoluzionato il modo di riscaldare la città: il Teleriscaldamento, inizialmente realizzato distribuendo il calore prodotto da centrali di produzione che utilizzavano esclusivamente combustibili fossili. L idea dell impiego dei rifiuti urbani come combustibile indigeno alternativo ai combustibili fossili, prodotto localmente e non soggetto a tensioni di mercato che ne possano condizionare disponibilità e prezzo, fu promossa dalla Commissione tecnico scientifica nell estate del Già nel luglio 1992 il Consiglio Comunale accolse le indicazioni della Commissione deliberando la realizzazione dell impianto di termovalorizzazione dei rifiuti come strumento indispensabile nel Sistema Integrato dei rifiuti di Brescia. Nell agosto del 1993 la Regione Lombardia ha concesso l autorizzazione alla realizzazione di un impianto di termoutilizzazione, costituito da due unità di combustione per il trattamento di rifiuti urbani ed assimilabili. Nel settembre del 1995 sono iniziati i lavori di costruzione dell impianto nell area a sud dell autostrada A4 e l impianto è stato messo in esercizio nel Considerate le risultanze dei collaudi e dell esercizio del Termoutilizzatore e in risposta al crescente fabbisogno energetico della rete di teleriscaldamento, è stato avviato nel 2000 il completamento dell impianto, mediante l installazione della terza linea dedicando interamente il conseguente incremento di capacità al recupero energetico di materiali residuali di origine prevalentemente vegetale. Alla luce dei risultati dello studio di verifica della situazione energetica nel Comune di Brescia in relazione alla realizzazione della nuova unità a biomasse presso il Termoutilizzatore il Comune di Brescia ha espresso il proprio benestare per la realizzazione di tutti gli atti inerenti la realizzazione della terza linea. La terza linea dell impianto è stata avviata nel Febbraio 2004, dopo aver ottenuto le necessarie autorizzazioni, e la messa a regime, prevista entro 365 giorni a partire dalla data di entrata in esercizio, è avvenuta nel febbraio Il Termoutilizzatore e l ambiente: Il Sistema del Teleriscaldamento Bresciano ed Il Sistema di Gestione : Integrato dei Rifiuti di Brescia Il Termoutilizzatore di Brescia costituisce un esempio di realizzazione di un modello di sviluppo sostenibile in grado di soddisfare i bisogni della generazione attuale, senza compromettere quelli delle future generazioni. Esso, infatti, si inserisce in un duplice contesto di uso razionale di risorse energetiche il sistema di Teleriscaldamento bresciano - e si colloca nell ambito del sistema integrato di gestione dei rifiuti, dando un prezioso contributo alla soluzione del problema della gestione dei rifiuti. L impianto utilizza i rifiuti non utilmente riciclabili, impiegandoli come combustibile alternativo a quelli fossili per la produzione di energia, tutto ciò nel rispetto della salute umana e della prevenzione dei cambiamenti climatici. In seguito si descriverà il duplice contesto nel quale si inserisce l impianto. Il sistema di Teleriscaldamento bresciano Come già menzionato nel precedente paragrafo, negli anni 60, ASM ha sviluppato il progetto di massima del teleriscaldamento che prevedeva, a quel tempo, di riscaldare un terzo della città con il calore recuperato per la massima parte da impianti di produzione di energia elettrica. Il primo passo risale al 1971, quando è stata stipulata una convenzione tra ASM ed una società immobiliare, per la costruzione di alcuni condomini nel quartiere di Brescia 2, cui sarebbe stato fornito il calore per usi di riscaldamento ed igienico-sanitari.

10 1 dal primo gennaio 2008 è avvenuta la fusione societaria tra ASM Brescia SpA ed AEM SpA ex utility locali rispettivamente di Brescia e di Milano, con la conseguente nascita della società A2A Spa. Dichiarazione Ambientale Aggiornamento 2011 Nel 1972 è stato avviato l esperimento del progetto pilota, mediante un impianto centralizzato, alimentato da una piccola centrale termica tradizionale, provvisoriamente installata in loco. Il largo consenso per il nuovo servizio di teleriscaldamento da parte della popolazione ha reso lo sviluppo della rete e il potenziamento della centrale di produzione più veloce del previsto. Dal 1972 al 1977 il calore è stato prodotto mediante caldaie semplici, installate nell area della Centrale Lamarmora, primo nucleo degli attuali impianti. Uno di questi generatori è tuttora presente con funzione di produzione calore a copertura delle punte invernali, oltre che di riserva. Il primo salto di qualità avvenne nel 1978 con l entrata in servizio, presso la sede di Lamarmora, del primo turbogruppo combinato, cui ne seguì un secondo nel Dal 1978 con l entrata in esercizio del primo gruppo di cogenerazione della centrale Lamarmora, alla produzione di solo calore si aggiunge quella dell energia elettrica. Nel 1984 entrò in servizio la Centrale di via Branze a nord della città (Centrale Nord), poi soggetta ad ulteriori sviluppi, nel 1988 la caldaia Policombustibile, sempre presso la centrale Lamarmora, ed infine nel 1998 il Termoutilizzatore, soggetto a successivo ampliamento con l avvio della terza linea. Teleriscaldamento ed ambiente Il valore aggiunto di un sistema di riscaldamento alimentato da impianti centralizzati di cogenerazione coinvolge diversi aspetti: il risparmio energetico: l uso di caldaie ad alto rendimento consente di utilizzare un minor quantitativo di combustibile a parità di energia prodotta, permettendo un risparmio economico e di risorse; la maggiore efficienza e la minore quantità di combustibili utilizzati per la produzione combinata di elettricità e calore consentono una riduzione delle emissioni oltre ad un ulteriore risparmio energetico; la riduzione dell effetto serra : la cogenerazione permette un significativo contenimento delle emissioni specifiche di CO2, uno dei principali gas ad effetto serra (GES); la flessibilità dei combustibili: la produzione di energia in impianti centralizzati permette l impiego di combustibili diversificati, fornendo la possibilità di scegliere la fonte energetica con un duplice beneficio: una maggiore indipendenza rispetto alle condizioni mutevoli del mercato energetico nazionale ed internazionale e la possibilità di ricorso a combustibili meno nobili, tra cui i rifiuti, preservando il metano per altri usi; il ricorso alle migliori tecnologie disponibili ed il controllo in continuo: la presenza di pochi punti di emissione consente l adozione di adeguati impianti di trattamento dei fumi e conseguentemente la diminuzione delle emissioni ed il monitoraggio dei parametri; la dispersione dei fumi: l altezza dei camini permette una migliore dispersione dei fumi ad alta quota minimizzando il contributo al suolo ; la semplificazione delle attività a carico dell utente: gli impianti termici degli utenti allacciati alla rete richiedono una minore manutenzione rispetto all utilizzo delle centrali tradizionali.

11 la sicurezza per il cliente: il teleriscaldamento consente l eliminazione presso l utente di caldaie e cisterne, con conseguente assenza di combustione, di fiamme libere, dei connessi rischi di scoppio o incendio, fughe di gas e monossido di carbonio. Ciclo Termodinamico Il ciclo termodinamico delle centrali di cogenerazione, collegate ad una rete di teleriscaldamento, si differenzia da quello di una centrale termoelettrica tradizionale per il fatto che il calore ottenuto dalla condensazione del vapore in uscita dalla turbina, anziché essere disperso in ambiente, viene utilizzato per il riscaldamento degli edifici. Dal calore sviluppato dalla combustione si genera vapore ad alta pressione e temperatura. Il vapore aziona una turbina che fa funzionare un generatore che produce energia elettrica. Il vapore in uscita dalla turbina cede calore, condensandosi, all acqua del ciclo del teleriscaldamento. In pratica il sistema del teleriscaldamento è costituito da 3 separati circuiti ad acqua: il circuito interno delle Centrali di Cogenerazione l acqua viene scaldata fino trasformarsi nel vapore che aziona la turbina per la produzione di energia elettrica; successivamente, raffreddandosi e condensandosi, cede calore all acqua del circuito urbano della rete del teleriscaldamento; il circuito della rete del teleriscaldamento trasferisce il calore dalle centrali di produzione fino agli edifici della città, per cederlo al circuito interno dell utenza; circuito interno dell utenza presso l utente sono installate le cosiddette sottocentrali termiche dove, a mezzo di scambiatori, l acqua del teleriscaldamento cede calore all acqua igienico-sanitaria e al circuito di riscaldamento dell edificio. CENTRALE DI PRODUZIONE UTENTE1 UTENTE2 UTENTE 3 Dichiarazione Ambientale Aggiornamento2011 Ad oggi il sistema di teleriscaldamento bresciano è costituito da tre principali impianti di produzione, appunto il Termoutilizzatore, la Centrale Lamarmora e la Centrale Nord - quest ultimo di integrazione e riserva - e da una rete di trasporto e distribuzione calore, che ha un'estensione complessiva di oltre 600 km di doppia tubazione interrata preisolata. Il sistema copre i fabbisogni di circa il 70% della volumetria edificata riscaldabile di Brescia e serve inoltre alcuni comuni limitrofi: fornisce calore per il riscaldamento degli ambienti dove vivono, studiano e lavorano persone. Il Sistema di Gestione Integrato dei Rifiuti di Brescia Nel 1991 l Amministrazione Comunale di Brescia affidò all allora ASM il progetto del Sistema integrato per la gestione dei rifiuti solidi urbani nella città di Brescia, che ha dato origine ad una strategia unitaria basata sulla promozione della raccolta differenziata e sulla realizzazione di risposte tecnologiche efficaci per recuperare l energia dai rifiuti. La gestione dei rifiuti di Brescia, effettuata oggi tramite un approccio integrato che permette di sfruttare potenzialità, vantaggi e benefici di ciascuno dei sistemi, in modo da rispondere in maniera efficiente agli obiettivi di sviluppo sostenibile, risparmio energetico e recupero delle risorse, si basa sull applicazione dei seguenti sistemi:

12 raccolta differenziata, che consiste nella separazione all atto del conferimento dei materiali che possono essere reintrodotti nei cicli produttivi (plastica, vetro, carta, metalli e organico); selezione dei rifiuti, che consiste nella cernita dei rifiuti voluminosi, finalizzata a separare le componenti utilmente riciclabili; la termoutilizzazione, che si serve dei rifiuti non utilmente riciclabili in termini di materia come combustibile per produrre energia; la discarica controllata, che comporta la segregazione di eventuali rifiuti non ulteriormente valorizzabili. La situazione descritta permette di: avviare a recupero le frazioni omogenee di materiali selezionati; recuperare la frazione organica della raccolta differenziata attraverso la trasformazione in compost negli appositi impianti di compostaggio; trasformare la quota energetica dei rifiuti non utilmente riciclabili attraverso la termovalorizzazione, per alimentare le reti di teleriscaldamento e di elettricità, risparmiando combustibili tradizionali; recuperare i residui della combustione di fondo caldaia (circa il 10% del volume iniziale dei rifiuti costituiti da metalli ed inerti) per usi diversi. Raccolta differenziata e riciclaggio dei materiali La raccolta differenziata finalizzata al riciclaggio rappresenta la principale direttrice lungo la quale si è sviluppato il sistema integrato di gestione dei rifiuti di Brescia. Nel Comune di Brescia la raccolta differenziata è iniziata nel 1975 con la raccolta della carta; successivamente sono state introdotte: la raccolta del vetro (1980), delle lattine (1987), dei medicinali (1988), delle siringhe (1988), dei rifiuti ingombranti a domicilio (1992), della plastica (1992) e dell organico (1992). Allo scopo sono stati installati nelle strade diverse centinaia di appositi contenitori e istituite 5 piattaforme ecologiche. Questo ha consentito di raggiungere una percentuale di raccolta differenziata elevata che nel 2010 ha raggiunto 40,4%. Va evidenziato che tutti i rifiuti riciclabili raccolti in maniera differenziata sono stati avviati al recupero con notevole risparmio di materia prima e riduzione dei consumi energetici per i processi produttivi dei materiali. Indice di recupero di materia L Indice di Recupero di materia viene calcolato come rapporto tra le quantità di rifiuti avviate ad effettivo recupero e le quantità totali di rifiuti raccolti. Nel calcolo si considerano: al numeratore, tutte le quantità di rifiuti recuperati (con esclusione del recupero energetico) a partire dalle quantità di rifiuti urbani raccolti, per i quali sia certificabile l avvio effettivo a forme di recupero al denominatore la somma delle quantità totali di rifiuto raccolte. Trattandosi di un indice di recupero, sono da considerare solamente le quantità effettivamente avviate a recupero, depurate, quindi, dalle impurità mediamente in esse contenute. Rispetto all indice di raccolta differenziata tradizionale, l indice IR tiene conto di tutti i flussi di materia effettivamente avviati a recupero, comprendendo quindi, oltre ai materiali raccolti in modo differenziato, quelli ricavati a valle del recupero energetico, nonché quelli derivati dallo spazzamento delle strade.

13 In particolare, i recuperi a cui si fa riferimento sono: metalli recuperati dai residui della combustione di rifiuti urbani e speciali non pericolosi presso il Termoutilizzatore altri residui del processo di combustione dei rifiuti presso il Termoutilizzatore, riutilizzati ad esempio nei cementifici materiali inerti (sabbie e ghiaie) derivanti dal trattamento delle terre di spazzamento strade Si riporta di seguito l Indice di Recupero di materia per il quinquennio ( )pari al 48,3% nel 2006, 45,8% nel 2007, 52,7 % nel 2008, 49,8% nel 2009 e 50,3% nel 2010.