Biomasse: tipologie, processi e tecnologie di impianti

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1 Biomasse: tipologie, processi e tecnologie di impianti Alessandra Pantaleo ARPA Lombardia Settore Monitoraggi Ambientali Modellistica qualità dell'aria e inventari inemar@arpalombardia.it

2 Progetto INEMAR_TE: obiettivo 1b-c 1- Aggiornare le metodologie ed i fattori di emissione allineandole alle linee guida europee e nazionali, incluse le emissioni ed assorbimenti di gas serra (GHG) b - Analisi fattori di emissione medi degli impianti a biomasse legnose di potenza superiore a 1 MW Aggiornamento della ricognizione svolta nel 2015 sulla base dei dati puntuali che verranno forniti dai partner, possibilmente in relazione al sistema di abbattimento sulla base dei dati forniti. c - Ricognizione FE da combustione di biomasse liquide e gassose Verrà avviata una raccolta bibliografica dei diversi rapporti tecnici e internazionali sulle principali tipologie di biomasse liquide e solide, sui processi e le diverse tecnologie di combustione di tale biomasse, sulle emissioni dei diversi inquinanti e sulla scelta di FE e infine elaborato un rapporto tecnico sulle tecnologie adottate e sulle emissioni emesse da tale combustione. Ricognizione presso i partner su impianti già esistenti rientranti in questa tipologia.

3 Definizione di biomassa DEFINZIONE DI BIOMASSA DESTINATA A FINI ENERGETICI: «frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l acquacoltura, gli sfalci e le potature provenienti dal verde pubblico e privato, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani» (Direttiva Europea 2001/77/CE; D. Lgs. 28/2011 e 387/2003) Classificazione in base al CTI (Comitato Termotecnico Italiano) 902 Biocombustibili solidi 903 Energia dei rifiuti 904 Biogas da digestione anaerobica/syngas biogenico 905 Bioliquidi per uso energetico

4 Filiera biomassa/biocombustibile/bioenergia

5 Biocombustibili solidi Materie prime e sottoprodotti delle biomasse legnose Biocombustibili solidi Trasformazione legna da ardere cippato pellet

6 Biocombustibili liquidi Biomassa oleaginose (girasole e colza) e biomassa amilaceo - zuccherine(barbabietola, cereali, mais ) Trasformazione Girasole Colza

7 Biocombustibili gassosi Reflui zootecnici e produzione erbacee Trasformazione Biomassa Residui ligno-cellulosici (pellet,cippato,ecc..) Rifiuti o reflui di varia natura Syncas Gas di sintesi formato da CO, H2, con quantità variabile di CH4 e CO2.

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9 Principali filiere produttive

10 Quadro di sintesi delle bioenergie in Italia

11 Consumi di energie da fonti rinnovabili in Italia nel 2014 Settore elettrico - Produzione da fonti rinnovabili Settore termico - Produzione da fonti rinnovabili

12 Numero di impianti, potenza ed energia delle bioenergie in Italia 17 % 41 % 42 % 39,8 % 34,8 % 25,4 %

13 Numerosità degli impianti a bioenergie nelle regioni

14 Produzione delle bioenergie per regione nel 2014

15 Distribuzione provinciale della produzione da bioenergie 2014 Produzione di bioenergie nel 2014: Lombardia (22,7%), Emilia Romagna (14,6%), Veneto (10,2%), Piemonte (9,3%) e Puglia (8,8 %) che coprono il 65,6 % del totale Italia Numerose province hanno registrato produzioni molto basse. Le province italiane che hanno registrato produzioni maggiori sono: Bari (6,7%), Ravenna (6,1 %), Napoli (4,8%), Pavia (4,4%), Cremona (4,4%) e Crotone (4,2%).

16 Distribuzione regionale/provinciale della produzione da RU biodegradabili nel 2014 Brescia, Napoli, Milano

17 Distribuzione regionale/provinciale della produzione da altre biomasse nel 2014 Ravenna, Pavia, Belluno, Ferrara Crotone

18 Distribuzione regionale/provinciale della produzione da biogas nel 2014 Cremona

19 Distribuzione regionale/provinciale della produzione da bioliquidi nel 2014 Ravenna, Brindisi, Napoli, Nuoro

20 Bioliquidi sostenibili in Italia A partire dal 1 gennaio 2012 i bioliquidi utilizzati a fini energetici possono essere incentivati solo se presentano dei requisiti di sostenibilità stabiliti dal D. Lgs: 31 marzo 2011 n 55. Tonnellate consumate dal 2014 sono il 19 % in più rispetto al Bioliquidi sostenibili consumati per dimensioni dell impianto di produzione elettrica

21 Tecnologie di impianti che sfruttano FER

22 Consumi finali di energia da fonti rinnovabili nel 2014 Impianti di trasformazione energetica Consumi diretti

23 Energia termica da fonti rinnovabili

24 Energia termica che deriva dai sistemi CHP Impianti di una sola generazione termica Biogas: biogas da discarica, biogas da fanghi di depurazione e altri biogas

25 Consumi diretti: energia termica da biomassa solida I consumi diretti di energia da biomassa solida vengono sviluppati sulla base dei: Quantitativi di biomassa utilizzati Potere calorifico inferiore (PCI) 87,4 % LEGNA DA ARDERE 11,8 % PELLET 0,8 % CARBONE VEGETALE

26 Energia termica che deriva dalla frazione biodegradabile dei rifiuti

27 Energia termica da bioliquidi

28 Energia termica da biogas > 15 % Biogas: gas composto da metano e diossido di carbonio prodotto dalla digestione anaerobica di biomasse. In genere appartengono: Biogas da discarica (rifiuti); Biogas da fanghi di depurazione; Altri biogas (liquami zootecnici, prodotti agricoli e sottoprodotti agroindustriali); Biometano (dato relativo al biometano è nullo).

29 I cogeneratori (CHP) Gli impianti di cogenerazione (CHP) producono energia elettrica e calore in uno stesso impianto. Il parlamento europeo riconosce la produzione combinata come un provvedimento per il raggiungimento del Protocollo di Kyoto e in particolare la direttiva 2004/8/CE è interamente dedicata alla promozione della cogenerazione basata sulla domanda di calore utile e introduce il concetto di Cogenerazione ad Alto Rendimento (CAR), che garantisce un risparmio di energia primaria rispetto agli impianti separati.

30 Vantaggi sull utilizzo dei cogeneratori

31 Un cogeneratore con turbina a gas Nella sua forma più semplice un impianto di produzione combinata comprende: Motore primo (turbina a vapore, turbina a gas, motore a combustione interna, microturbine) Generatore elettrico Gas di scarico può essere utilizzato per produrre alla fine riscaldamento o attraverso un refrigeratore produrre acqua refrigerata Le turbine a gas funzionano a gas naturale, gas di sintesi, gas di discarica e oli combustibili Le turbine a gas sono disponibili nei formati da 500 kw a oltre 300 MW.

32 Un cogeneratore con turbina a gas: le emissioni Emissioni: NOx, CO, COVNM SOx, PM e CO2 dipendono dal tipo di combustibile I sistemi di controllo delle emissioni, come la riduzione catalitica selettiva (SCR) o sistemi di monitoraggio in continuo delle emissioni (CEMS) riducono le emissioni di NOx, CO e CO 2.

33 Un cogeneratore con microturbina a gas I principali inquinanti sono gli idrocarburi incombusti (UHC), CO, NOx, e CO2. Inoltre producono una quantità trascurabile di ossidi di zolfo (SOx).

34 Turbina a vapore: tecnologie ed emissioni

35 I motori a combustione interna (MCI) MCI producono emissioni: NOx (NO e NO2 in proporzioni variabili) CO e COV SOx e particolato (dipende dal tipo di combustibile utilizzato) Nel caso si utilizzi il biogas si deve ridurre la % di H 2 S perché combinandosi con il vapore acqueo produce acido solforico che corrode i tubi del motore

36 Celle a combustibile

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