14 dicembre Utilizzo del legno forestale

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Ortensia Maggio
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1 14 dicembre 2007 Ing. Filippo Marini Utilizzo del legno forestale Per poter essere utilizzato in un impianto per la produzione di energia il legno deve essere cippato; ridotto cioè in una forma facilmente utilizzabile dalle macchine, rendendo l impianto completamente automatico. 1

2 Filiera legno energia Per filiera si intende una struttura completa per la produzione e la distribuzione dell energia, dove l agricoltore o il forestale entra direttamente nel ciclo integrato di produzione Impresa agri-energetica Obiettivi Avviamento di una filiera del legno completa e sostenibile nel territorio Introduzione di nuove tecnologie per la produzione di energia da fonti rinnovabili e la cogenerazione Creare nuove opportunità di mercato 2

3 La cogenerazione da cippato di legno Attualmente la tecnologia permette la cogenerazione da cippato di legno solo per impianti di taglia superiore a 600 kw associati a grandi reti di teleriscaldamento Forti consumi di legno in zone localizzate Forte dispersione di calore nei mesi estivi Bacino di approvvigionament o esteso Controllo della risorsa primaria Scarso rendimento elettrico Difficoltà di applicazione nel territorio dell'appennino Emiliano Tipologia forestale delle specie autoctone, difficile comunicazione intervalliva, caratteristiche geologiche e morfologiche dei terreni La cogenerazione da cippato di legno L'impianto di Castel d'aiano sarà il primo sistema in Europa a produrre energia elettrica e termica di piccola taglia Efficienza energetica elevatissima Generazione di energia elettrica e termica distribuita nel territorio Bacino di approvvigionamento ristretto ai territori limitrofi Coinvolgere le realtà agricole e forestali locali Minima dispersione di calore e conseguente valorizzazione delle risorse locali Sistema ideale per il territorio dell'appennino Emiliano 3

4 L impianto di Castel d Aiano Impianto pilota Cogenerazione, applicabile a reti di teleriscaldamento per comuni montani 4

Obiettivi Costruire un modello replicabile nei comuni dell Appennino Tosco-Emiliano, che permetta: lo sviluppo di piccole reti di teleriscaldamento distribuite nel territorio l avviamento di piccole

5 Obiettivi Costruire un modello replicabile nei comuni dell Appennino Tosco-Emiliano, che permetta: lo sviluppo di piccole reti di teleriscaldamento distribuite nel territorio l avviamento di piccole filiere del legno forestale il forte incremento della produzione di energie rinnovabili Innovazione Occupazione locale Migliorare la qualità dei servizi Attenzione verso l ambiente Obiettivi Creare un polo tecnologico, con esperienze e sperimentazioni uniche e fortemente innovative, per: dare un impulso all industria e all impresa tecnologica creare competenze specifiche nel campo dell energia Il futuro è sviluppo sostenibile attraverso l innovazione tecnologica 5

Impianto di cogenerazione combinato Produrre energia termica ed elettrica da biomassa vegetale (cippato di legno, sostanze organiche da colture dedicate), abbinando: Gassificazione Motori a

6 Impianto di cogenerazione combinato Produrre energia termica ed elettrica da biomassa vegetale (cippato di legno, sostanze organiche da colture dedicate), abbinando: Gassificazione Motori a combustione esterna di Stirling Gassificazione La gassificazione da biomassa vegetale ha avuto una forte diffusione nei paesi in via di sviluppo come la Cina, l India ed il Sud America, anche grazie: Basso costo della materia prima Possibilità di fornire energia elettrica in zone rurali isolate Semplicità impiantistica Sulla scia del crescente interesse per l energie rinnovabili ed in particolare per l utilizzo della biomassa vegetale, anche molti paesi Europei stanno implementando sistemi di gassificazione e pirolisi con ottimi risultati. Impianto della Schmitt Enertec, 80 kwel Germania 6

Gassificazione Processo di combustione parziale della biomassa, atto a produrre gas combustibile caratterizzato da un basso potere calorifico: 19% CO 18% H 2 10% CO 2 50% N 2 3% CH 4 P.C.I.

7 Gassificazione Processo di combustione parziale della biomassa, atto a produrre gas combustibile caratterizzato da un basso potere calorifico: 19% CO 18% H 2 10% CO 2 50% N 2 3% CH 4 P.C.I. = 1,3 kwh/nm3 Semplice Economico Affidabile Facilmente controllabile variando pochi parametri in automatico Bassa temperatura Permette l utilizzo di biomassa meno nobile, come le ramaglie o gli scarti agricoli Gassificazione e motori endotermici Normalmente la gassificazione viene abbinata a sistemi tradizionali di combustione interna come I motori a ciclo Otto Gassificatori down-draft per biomassa secca Depurazione del gas con residui considerati rifiuti speciali e perdite energetiche Elevata manutenzione Rumore 7

Gassificazione e motori esotermici Abbinare la gassificazione a motori a combustione esterna permette notevoli vantaggi: Gassificatori up-draft per biomassa con W>60% Combustione diretta del gas Il

8 Gassificazione e motori esotermici Abbinare la gassificazione a motori a combustione esterna permette notevoli vantaggi: Gassificatori up-draft per biomassa con W>60% Combustione diretta del gas Il gas viene bruciato in camera di combustione controllata elettronicamente aumentando l efficienza complessiva e minimizzando le emissioni Minima manutenzione, il combustibile non entra in contatto con gli organi in movimento Autonomia di funzionamento Silenziosità Il motore Stirling Motore esotermico a ciclo chiuso Sfrutta una fonte di calore esterna Sigillato, utilizza come fluido operatore elio in pressione ( ore Poca manutenzione (5.000 Silenzioso Flessibile (fino al 20% della P nom ( Elevato rendimento Sicuro Motore Stirling 4 cilindri in fase di montaggio, Technical University of Denmark, Department of Mechanical Engineering, Copenhagen 8

Collaborazione con la facoltà di ingegneria di Copenhagen In Danimarca un gruppo di ricercatori universitari ha progettato e testato un impianto di cogenerazione composto da un gassificatore updraft

9 Collaborazione con la facoltà di ingegneria di Copenhagen In Danimarca un gruppo di ricercatori universitari ha progettato e testato un impianto di cogenerazione composto da un gassificatore updraft ed un motore Stirling da 35 kwel, ottenendo ottimi risultati. Impianto sperimentale di Billund Schema di funzionamento Un gassificatore updraft Una caldaia con preriscaldamento dell'aria comburente Un motore Stirling a 4 cilindri Un economizzatore che ha il compito di recuperare parte del calore nei fumi di combustione, innalzando la temperatura dell acqua per la rete di teleriscaldamento Un accumulatore di calore da litri 9

10 Parametri principali 35 kwel 140 kwth h el totale = 17,5 % 25 kw dispersi h th totale = 70 % h complessivo = 87,5 % Parametri principali Funzionamento MWh energia primaria ore/anno 435 t/anno W=40 % 480 MWh energia termica 20 famiglie 200 MWh energia elettrica 68 famiglie 10

11 Parametri di funzionamento Potenza oraria ceduta dalla rete di telrriscaldamento kw Gennaio Aprile Ottobre Potenza massima impianto ORA Fabbisogno massimo di potenza termica Potenza termica massima erogata dall'impianto 280 kw 140 kw Parametri di funzionamento Bilancio energetico nel giorno più freddo dell'anno kw Energia erogata ORA Calore ceduto dall'accumulatore Calore assorbito dall'accumulatore Lineare (Potenza massima caldaia) Accumulatore: Capacità volumetrica litri Capacità di accumulo 960 kwh Temperatura di accumulo C 11

12 Parametri ambientali RISPARMIO DI COMBUSTIBILI FOSSILI RISPARMIO DI CO 2 EMESSA IN ATMOSFERA CIPPATO CONSUMATO IN UN ANNO DI ATTIVITA PRODUZIONE DI CENERI 91,3 TEP/ANNO 200 t/anno 435 t/anno 8 m 3 /anno 12

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