IMPIANTI DI COGENERAZIONE ALIMENTATI AD OLIO VEGETALE

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1 IMPIANTI DI COGENERAZIONE ALIMENTATI AD OLIO VEGETALE

2 2 INTRODUZIONE Etabetaenergia s.r.l. realizza impianti di cogenerazione alimentati ad olio vegetale. Con il termine cogenerazione (CHP Combined Heat e Power) si intende la produzione contemporanea di energia meccanica e termica attraverso un unico processo di generazione. Gli oli vegetali derivano dal processo naturale della fissazione della anidride carbonica atmosferica; la re-immissione in atmosfera dei prodotti di combustione (anidride carbonica in testa) non comporta problemi di effetto serra dato che non incide sull aumento della concentrazione totale di anidride carbonica atmosferica. Tali impianti, pertanto, producono energia elettrica verde e, quindi, rientrano fra gli impianti a biomasse vegetali che hanno titolo per accedere alla qualifica di Impianto A Fonti Rinnovabili (IAFR) con il conseguente vantaggio economico rappresentato dai Certificati Verdi. L ottimizzazione energetica in unico processo di generazione consente vantaggi rilevanti rispetto alla generazione delle stesse quantità di energia prodotte con processi separati. Questo vantaggio risulta evidente dal semplice confronto riportato nelle due figure seguenti, in cui, a fronte di uguali quantitativi energetici da rendere disponibili presso le utenze termica ed elettrica, il sistema cogenerativo utilizza un quantitativo di combustibile inferiore (in molti casi anche in modo marcato) rispetto al quantitativo complessivo necessario per la generazione separata. 2 Quest ultima considera per l elettricità il parco di generazione nazionale e per il calore un sistema di generazione locale di tipo convenzionale (caldaia tradizionale).

3 3 Nella cogenerazione il calore prodotto dalle macchine per la generazione elettrica è recuperato, sotto forma di acqua calda o vapore o altro (es. olio diatermico, attraverso appositi sistemi di scambio), ed utilizzato sia come calore di processo (per processi industriali quali ad esempio l essicazione e il riscaldamento) sia per la climatizzazione ambientale e la produzione di acqua calda sanitaria. Ulteriori cascami termici o esuberi di produzione termica possono essere utilizzati in macchine frigorifere ad assorbimento per la produzione del freddo o in unità di trattamento dell aria. La produzione del freddo si può ottenere anche con sistemi frigoriferi a compressione alimentati con l elettricità prodotta dal sistema cogenerativo. Se si ha produzione contemporanea anche di freddo si parla di trigenerazione. L utilizzo di sistemi cogenerativi installati presso le utenze finali consente i seguenti vantaggi: - elevata efficienza complessiva ηg; - bassi costi di manutenzione (variabli in funzione della tecnologia cogenerativa utilizzata); - bassi livelli di emissioni complessive (CO2, NOX, ecc.); - elevata affidabilità degli impianti dovuta alla maturità delle tecnologie CHP; - indipendenza (parziale o totale) dalla rete elettrica, con conseguente riduzione delle perdite di produzione imputabili alle interruzioni nella fornitura elettrica. Efficienza complessiva ηg del sistema cogenerativo ηg = ηe + ηt = (Ee+Et)/Ec dove: ηe = efficienza elettrica = Ee / Ec ηt = efficienza termica = Et / Ec Ee = energia elettrica prodotta Et = energia termica prodotta Ec = energia contenuta nel combustibile consumato

4 4 UN PO DI STORIA... L invenzione del motore diesel è da attribuirsi all omonimo progettista (Rudolf Diesel) che nel 1900 presentò all esibizione mondiale di Parigi il suo motore alimentato al 100% da olio di arachidi. La vita dell ingegnere, negli anni successivi alla sua invenzione, fu molto travagliata soprattutto a causa delle pressioni e dei contrasti con coloro che preferirono l utilizzo dei derivati dal petrolio al carburante pensato in origine tanto che lo stesso Diesel nel 1911 disse: Il motore da me pensato ad oli vegetali viene oggi alimentato con il gasolio; il mio motore può essere alimentato semplicemente con olio vegetale e questo potrebbe anche aiutare lo sviluppo dell agricoltura nei paesi che ne fanno uso e l anno successivo a tale affermazione dichiarò: L uso di olio vegetale come carburante potrebbe sembrare insignificante oggi, ma tali oli potrebbero diventare, nel corso del tempo, tanto importanti quanto lo sono ora il carbone ed i prodotti derivati dal petrolio. Qualche mese dopo, nell anno 1913, Rudolf Diesel morì misteriosamente durante un viaggio in nave. Nel 1925 l ingegnere francese Gautier fece dei test approfonditi su motori diesel marini da 250/550 kw a basso numero di giri (390/420) utilizzando olio di arachidi, di palma e di ricino e studiò il diverso comportamento del motore conseguente a varie modifiche. I risultati che ottenne non furono molto diversi da quelli attuali: prestazioni termodinamiche leggermente migliori di quelle del gasolio, aumento dei consumi (intorno al 5%). Il risultato di questi studi ebbe alcune conseguenze durante la II guerra mondiale, infatti 100 tonnellate al mese di olio di palma furono consumate nel porto di Abidjan (Costa d Avorio) in motori da 40 a 700 kw; mentre l olio di arachidi fu utilizzato come carburante per le colonne di camion adibite ai trasporti tra Dakar e Algeri (3.500 km). Da un punto di vista prettamente tecnico gli oli vegetali sono facili da produrre e sono perciò interessanti per quelle realtà (paesi in via di sviluppo) dove i principali obiettivi sono l auto- produzione di energia a bassi costi. Ma anche nei paesi industrializzati l olio grezzo può essere utilizzato in impianti di piccola e media-grande taglia con motori diesel di derivazione navale o con turbine con camera di combustione interna per la produzione di calore e elettricità.

5 CARATTERISTICHE DEI MOTORI ALIMENTATI AD OLIO VEGETALE 5 Gli impianti utilizzano motori a combustione interna a ciclo diesel, generalmente di derivazione marina, funzionanti a diversi tipi di combustibile, in grado di offrire alta flessibilità ed efficienza lungo tutto il loro ciclo di vita. Il regime di rotazione dei motori influenza molti parametri di funzionamento facendo naturalmente preferire i motori lenti, utilizzati per un funzionamento continuo e quindi utilizzati soprattutto per realizzare centrali di grossa taglia, rispetto i motori veloci utilizzati generalmente come dispositivi di emergenza. Di seguito una tabella di riferimento che evidenzia i pro e i contro di un motore lento: SISTEMA CATALITICO DENOX - SCR Il processo SCR ( Selective Catalytic Reduction) è riconosciuto come la migliore tecnica disponibile (BAT) per il controllo degli NOx, in particolare nelle applicazioni in cui è richiesta una elevata efficienza di abbattimento (superiore al %). Il processo DeNOx SCR è basato sulla reazione degli ossidi di azoto con ammoniaca in eccesso di ossigeno per formare azoto e vapore acqueo in presenza di opportuni catalizzatori. Il sistemi DeNOx SCR sarà costituito dai seguenti componenti principali: Catalizzatore DeNOx SCR (e catalizzatore di ossidazione se richiesto) Reattore SCR Sistema di dosaggio del reagente (Ammoniaca o Urea) Sistema di iniezione del reagente (Ammoniaca o Urea) Sistema di controllo locale (PLC) Analizzatori fumi Sistema di stoccaggio reagente (Ammoniaca o Urea)

6 6 OLIO VEGETALE e VANTAGGI AMBIENTALI L impiego di olio vegetale per la produzione di energia elettrica e calore in impianti di cogenerazione rappresenta una novità nell innovativo e variegato mondo delle fonti di energia rinnovabili. Questa fonte rinnovabile presenta alcuni aspetti molto interessanti da un punto di vista economico e di indotto, ma soprattutto presenta soluzioni variabili e peculiari che, al momento, rendono questa fonte di energia interessante e applicabile in ogni situazione. Gli impianti ad olio vegetale possono essere posizionati in qualsiasi realtà senza avere problemi di ingombro, rumorosità, odori sgradevoli o altri disturbi a eventuali realtà abitative nelle vicinanze. Nel totale rispetto dei limiti di emissione prescritti dalla normativa vigente per motori stazionari (Allegato I alla parte quinta, parte III punto (3), del D. lgs. 152/06), la normativa italiana sulle fonti rinnovabili promuove l impiego dell olio vegetale puro, per fini energetici per i seguenti vantaggi: - Produce energia elettrica e termica pulite; - Prestazioni rispetto al gasolio; - Non provoca un aumento del gas serra; - Zero emissioni di anidride carbonica (la CO2 emessa dalla combustione dell olio è quella che precedentemente la pianta ha assorbito per produrre i semi e quindi l olio utilizzato come combustibile); - Zero emissioni di ossidi di zolfo; - Leggero aumento degli ossidi di azoto; - Abbattimento del particolato fino al 70% ; - Abbattimento del monossido di carbonio fino al 50%; - Iter autorizzativi semplificati per l installazione degli impianti; - L accesso ai Certificati verdi, titoli che attestano l origine rinnovabile dell energia prodotta e possono essere ceduti sul mercato realizzando un ricavo monetario aggiuntivo per ogni kw di energia prodotta; - l olio utilizzato come combustibile. OLIO VEGETALE e VANTAGGI AMBIENTALI La filiera dell olio vegetale puro è costituita da: - fase di campo, che consiste nella coltivazione della coltura; - fase di estrazione e pulitura dell olio; - fase di utilizzo. Il processo di produzione dell olio vegetale (soia, girasole, olio di palma etc.) consiste nella macinazione e spremitura a freddo per lavorazione esclusivamente meccanica del materiale raccolto; il residuo della spremitura è costituito da panelli che possono essere utilizzati come mangimi animali. Le principali fasi dell estrazione possono essere così sintetizzate: - Pulizia; - Decorticazione; - Macinazione; - Riscaldamento e condizionamento; - Spremitura; - Depurazione; - Miscelazione emulsione.

7 IL COMBUSTIBILE UTILIZZATO NEGLI IMPIANTI 7 La materia prima utilizzata per alimentare le centrali sarà costituita da oli vegetali grezzi (ossia che non hanno subito trattamenti chimici di raffinazione) di provenienza europea, ivi compresi quelli provenienti da filiere agro-energetiche nazionali. Gli oli vegetali impiegati per usi energetici provenienti da paesi CEE sono principalmente l olio di girasole, di colza e di soia. La scelta del tipo di olio da utilizzarsi come combustibile per il funzionamento degli impianti sarà operata di volta in volta in base alla reperibilità sul mercato e al prezzo d acquisto. Attualmente fra gli oli di provenienza europea il soia è l olio grezzo più economico (è quotato Cif Porto di Rotterdam intorno ai 600 /ton.). Le piante da cui è possibile estrarre gli oli grezzi per usi energetici sono chiamate piante oleaginose (esistono più di specie di piante oleaginose, coltivate in differenti aree) e possono essere classificate in diversi modi, in funzione della loro importanza nella produzione totale di materie grasse, del tipo di olio prodotto, delle zone di produzione, ecc. Tutti gli oli vegetali si caratterizzano per l elevata viscosità, per il minore potere calorifico rispetto a quello degli oli minerali, per il numero di cetano abbastanza basso e per la scarsa distillabilità a pressione atmosferica. Girasole Il girasole è una pianta primaverile, che dimostra buona adattabilità e non presenta particolari esigenze. Il processo di produzione dell olio di girasole consiste nella macinazione e spremitura a freddo dei semi con lavorazioni esclusivamente meccaniche; il residuo della spremitura consiste in panelli che possono essere utilizzati come mangimi animali od eventualmente per altri impieghi energetici. Colza Come per il girasole l olio vegetale è ricavato dai semi per lavorazione esclusivamente meccanica. La colza cresce anche in climi più freddi quali quelli del centro-nord Europa. Soia La soia viene utilizzata per l estrazione degli oli vegetali soprattutto negli Stati Uniti. Come per le precedenti colture l olio vegetale è ricavato per lavorazione esclusivamente meccanica.

8 8 INCENTIVI Per richiedere al Gestore Servizi Elettrici (GSE) l emissione dei Certificati Verdi (CV) si deve possedere il riconoscimento della qualifica di Impianto Alimentato da Fonti Rinnovabili (IAFR). I CV sono dei titoli al portatore, cioè totalmente disgiunti dalla corrispondente energia elettrica verde prodotta, e possono, perciò, essere negoziati liberamente sia direttamente fra i proprietari degli impianti stessi e gli operatori interessati, sia servendosi dell apposito mercato (GME) creato dal Gestore Servizi Elettrici. In base alle norme della Finanziaria 2008 i CV, del valore unitario pari 1 MWh, vengono emessi dal GSE per ciascun impianto in numero pari al prodotto della produzione netta di energia elettrica da rinnovabili moltiplicata per un coefficiente, riferito alla tipologia della fonte e vengono collocati sul mercato a un prezzo pari alla differenza tra il valore di riferimento (180 euro/mwh) e il valore medio annuo del prezzo di cessione dell energia elettrica definito dall Autorità. Il valore di riferimento incentivante viene assicurato per quindici anni, aggiornabile ogni tre anni, insieme ai coefficienti. La legge finanziaria 2008 ha introdotto importanti novità relative all incentivazione dei piccoli impianti a fonti rinnovabili con la cosiddetta tariffa onnicomprensiva, che potrà essere richiesta dai produttori, in alternativa ai certificati verdi, per gli impianti eolici di potenza fino a 200 kw e per i restanti impianti fino a kw, Il decreto ministeriale 18/12/2008 Incentivazione della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, ai sensi dell articolo 2, comma 150, della legge finanziaria 2008, ha dato attuazione ai meccanismi di incentivazione introdotti dalla legge finanziaria Le nuove norme di incentivazione previste dal DDL Sviluppo (Legge 23 luglio 2009, n. 99) per gli impianti alimentati a biomasse, come nel caso degli oli vegetali, hanno modificate le precedenti norme contenute nella Finanziaria In particolare nel caso degli impianti alimentati ad oli vegetali con una potenza elettrica non superiore ad 1 MW, in alternativa ai CV, è stata prevista una tariffa omnicomprensiva di 280 Euro/MWh per 15 anni nel caso si utilizzino oli vegetali rintracciabili a livello europeo, mentre di 180 Euro MWh nel caso di impiego di oli di importazione extra europea, come ad esempio l olio di palma.

9 SERVIZI 9 Etabetaenergia s.r.l. progetta impianti su misura in funzione delle esigenze energetiche del cliente, si occupa dell iter autorizzativo sia per quanto riguarda le normative sull installazione dell impianto sia per gli adempimenti necessari all ottenimento dei certificati verdi e alla connessione alla rete elettrica nazionale. Etabetaenergia s.r.l. su richiesta del cliente offre il telecontrollo dell impianto, l assistenza, la manutenzione e il servizio di approvvigionamento dell olio vegetale.