TECNOLOGIE PER LA CONVERSIONE DELLA BIOMASSA LEGNOSA

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1 ENERGIA, ACQUA, LEGNO: TECNOLOGIE E TUTELA AMBIENTALE NELL'AMBITO DEL PROGETTO STRATEGICO RENERFOR TECNOLOGIE PER LA CONVERSIONE DELLA BIOMASSA LEGNOSA Ing. Roberta ROBERTO UTTS ENEA C.R. Saluggia Aosta, 26 maggio 2012

2 Obiettivi europei % di fonti rinnovabili nei consumi energetici per usi finali attuale 2010 previsione valore tendenziale del consumo energetico per usi finali tendenziale XX% pianificazione efficienza energetica negli usi finali pianificazione sviluppo fonti rinnovabili 20%

3 Filiera legno energia: fasi PRODUZIONE GESTIONE FORESTALE/COLTIVAZIONE RACCOLTA TRASFORMAZIONE stock di C biodiversità emissioni CO 2eq inquinanti consumi EP disponibilità TRASPORTO TRASPORTO E DISTRIBUZIONE emissioni CO 2eq inquinanti consumi EP rumore traffico Infrastrutture PRODUZIONE DI ENERGIA ENERGIA TERMICA ENERGIA ELETTRICA ENERGIA FRIGORIFERA emissioni CO 2eq inquinanti e residui consumi EP (efficienza) rumore traffico Infrastrutture

4 Filiera legno energia: fasi PRODUZIONE GESTIONE FORESTALE/COLTIVAZIONE RACCOLTA TRASFORMAZIONE stock di C biodiversità emissioni CO 2eq inquinanti consumi EP disponibilità TRASPORTO TRASPORTO E DISTRIBUZIONE fattori critici per la produzione di energia da biomassa emissioni CO 2eq inquinanti consumi EP rumore traffico Infrastrutture di conversione di uso dell energia termica PRODUZIONE DI ENERGIA ENERGIA TERMICA ENERGIA ELETTRICA ENERGIA FRIGORIFERA emissioni CO 2eq inquinanti e residui consumi EP (efficienza) rumore traffico Infrastrutture

5 Filiera legno energia: strumenti di pianificazione Strumenti di pianificazione: schema di bilancio energetico di tipo previsionale stato dell arte sulle tecnologie di conversione energetica parco impianti territoriale e utilizzi energetici di biomassa legnosa forestale cantieri sperimentali e metodologia per la redazione di piani di approvvigionamento stima disponibilità potenziale su scenari territoriali diversi(e variabili) modello territoriale per la localizzazione ottimizzata di impianti energetici a biomassa piano stralcio per l utilizzo energetico delle biomasse

6 Filiera legno energia: strumenti di pianificazione Strumenti di pianificazione: schema di bilancio energetico di tipo previsionale stato dell arte sulle tecnologie di conversione energetica parco impianti territoriale e utilizzi energetici di biomassa legnosa forestale cantieri sperimentali e metodologia per la redazione di piani di approvvigionamento stima disponibilità potenziale su scenari territoriali diversi(e variabili) modello territoriale per la localizzazione ottimizzata di impianti energetici a biomassa piano stralcio per l utilizzo energetico delle biomasse

7 Schema di bilancio energetico

8 Schema di bilancio energetico

9 Parco impianti territoriale e utilizzi energetici di biomassa legnosa forestale

10 Rassegna tecnologica in Renerfor Parte I Concetti generali Parte II Funzioni Fasi del processo di utilizzazione della biomassa per la produzione di energia Parte III Sistemi per la produzione di: e. termica per riscaldamento e. termica per usi industriali e di processo e. elettrica e termica Parte IV Componenti 10

11 Produzione di energia da biomasse

12 livello tecnologico tecnologie consolidate tecnologie a livello dimostrativo /sperimentale cicli a vapore tipologia a combustione esterna ciclo termodinamici ciclo motore fluido di lavoro cicli a gas turbomacchine macchine volumetriche ciclo a vapore di fluidi organici con espansione in turbina (Organic Rankine Cycle) vapore di fluidi organici (silossani, idrocarburi) ciclo a vapore d acqua con espansione in turbina (Rankine - Hirn) vapor d acqua ciclo a vapore d acqua con espansione su pistone (Rankine) vapor d acqua ciclo a vapore d acqua con espansione su vite (Rankine) vapor d acqua ciclo ad aria con turbogas a combustione esterna (Brayton - Joule) aria ciclo a gas con motore alternativo a combustione esterna (Stirling) aria, elio a combustione interna ciclo a gas con turbogas (Brayton - Joule) aria e gas combusti ciclo a gas con motore alternativo ad accensione comandata (Otto) miscela aria - gas di sintesi e gas combusti ciclo a gas con motore alternativo ad accensione per compressione (Diesel dual-fuel) miscela aria - gas di sintesi e gas combusti

13 livello tecnologico conversione del combustibile efficienze di conversione conversione in energia termica ciclo termodinamico = totale tecnologie consolidate generatore calore η GC =80 85% generatore calore η GC =85% ciclo ORC η CT =12 24% ciclo vapor d acqua η CT =25 35% = η e =10 20% = η e =21 30% generatore calore η GC =85% motore a vapore a pistoni η CT =10 15% = η e =9 13% generatore calore η GC =85% motore a vapore a vite η CT =10 15% = η e =9 13% tecnologie a livello dimostrativo /sperimentale gassificatore η GS =65 75% gassificatore η GS =65 75% gassificatore η GS =65 75% generatore calore η GC =80% turbogas a combustione esterna η CT =15 20% turbogas η CT =15 20% motore alternativo ad accensione comandata η CT =30 35% motore alternativo ad accensione per compressione η CT =30 35% = η e =12 16% = η e =10 15% = η e =20 26% = η e =20 26% gassificatore η GS =65 75% generatore calore η GC =90% motore alternativo a combustione esterna η CT =15 20% = η e =9 14%

14 Produzione di energia da biomasse efficienze di conversione livello tecnologico conversione del combustibile conversione in energia termica ciclo termodinamico = totale tecnologie consolidate generatore calore η GC =80 85% cicli termodinamici combustione esterna η CT =12 35% = η e =10 30% tecnologie a livello dimostrativo/sperimentale gassificatore η GS =65 75% gassificatore η GS =65 75% generatore calore η GC =80 85% generatore calore η GC =90% cicli termodinamici combustione esterna η CT =10 20% cicli termodinamici combustione interna η CT =15 35% cicli termodinamici a combustione esterna η CT =15 20% = η e =9 16% = η e =10 26% = η e =9 14%

15 Biomasse vs efficienza Produzione termoelettrica cippato cippato impianto ORC impianto ORC energia termica energia elettrica Produzione termoelettrica in cogenerazione 100 energia elettrica risparmio energia primaria risparmio emissioni CO Produzione termica cippato centrale termica in teleriscaldamento energia termica MWh c MWh e MWh t MWh c t CO2

16 Produzione di energia da biomasse Produzione termoelettrica cippato cippato impianto a vapore impianto a vapore energia termica energia elettrica Produzione termoelettrica in cogenerazione 100 energia elettrica risparmio energia primaria risparmio emissioni CO Produzione termica cippato centrale termica in teleriscaldamento energia termica MWh c MWh e MWh t MWh c t CO2

17 Fasi del processo di produzione di energia da biomasse 17

18 Rassegna tecnologica in Renerfor Parte I Concetti generali Parte II Funzioni Fasi del processo di utilizzazione della biomassa per la produzione di energia Parte III Sistemi per la produzione di: e. termica per riscaldamento e. termica per usi industriali e di processo e. elettrica e termica Parte IV Componenti 18

19 Generatori di calore a biomassa legnosa Caratteristiche tipiche dei generatori di calore a biomassa legnosa fluido termovettore campo di utilizzo tipologia potenza nominale tipica combustibile aria acqua aria acqua olio diatermico vapore riscaldamento diretto di ambienti riscaldamento diretto di ambienti e riscaldamento riscaldamento, calore di processo produzione di energia termica e di energia elettrica calore e vapore di processo, produzione di energia termica e di energia elettrica apparecchi a tronchetti 2 30 kw tronchetti bricchette apparecchi a pellet 5 30 kw pellet apparecchi a tronchetti 2 30 kw tronchetti bricchette apparecchi a pellet 5 30 kw pellet caldaie a legna kw tronchetti caldaie a pellet kw pellet caldaie a cippato > 100 kw cippato caldaie a cippato > 1000 kw cippato caldaie a cippato > 5000 kw cippato 19

20 Generatori di calore a biomassa legnosa 20

21 Progetto Renerfor in Regione Piemonte Partner e gruppo di lavoro: Prossimo appuntamento:

22 grazie per l attenzione Ing. Roberta ROBERTO ENEA C.R. Saluggia UTTS Bergamo, 17 maggio 2012

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