PRODUZIONE DI ENERGIA DA FONTI RINNOVABILI

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Ambra Bini
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1 UN AZIENDA CON MENO INFORTUNI, MENO INQUINAMENTO, PIU RISPARMIO ENERGETICO SOSTENIBILITA' E BUSINESS PRODUZIONE DI ENERGIA DA FONTI RINNOVABILI Ing. Augusto Bianchini DIEM - Università degli Studi di Bologna Unindustria Bologna, 1 Luglio 2009

2 AGENDA Stato dell arte dei consumi energetici Le fonti di energia rinnovabile Impianti per la produzione di energia rinnovabile Alcune innovazione sulle energie rinnovabili Conclusioni 2

3 Stato dell arte dei consumi energetici Dati in Mtep Petrolio Metano Carbone Nucleare Idroel. Totale Nord America Centro-Sud America Italia Europa- Eurasia Medio-oriente Africa Asia Pacifico Totale consumi 1132,6 223,3 86,3 963,3 271,3 129,3 1116,9 3836,8 697,1 111,7 71,1 1009,7 225,9 64,1 366,2 2474,7 613,9 21,1 16,9 537,5 9,0 100,3 1648,1 2929,8 209,2 3,7-286,3-2,9 125,0 627,2 148,6 141,7 9,6 187,2 3,9 19,9 167,4 668,7 2801,3 501,4 183,9 2984,0 510,2 316,5 3423, ,1 40,4% 44,5% 46,9% 32,3% 53,2% 40,9% 32,6% 36,4% 24,9% 22,3% 38,7% 33,8% 44,3% 20,3% 10,7% 23,5% 21,9% 4,2% 9,2% 18,0% 1,8% 31,7% 48,1% 27,8% 7,5% 0,7% - 9,6% - 0,9% 3,7% 6,0% 5,3% 28,3% 5,2% 6,3% 0,8% 6,3% 4,9% 6,3% 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% Fonte: Statistical Review of World Energy

366,2 2474,7 613,9 21,1 16,9 537,5 9,0 100,3 1648,1 2929,8 209,2 3,7-286,3-2,9 125,0 627,2 148,6 141,7 9,6 187,2 3,9 19,9 167,4 668,7 2801,3 501,4 183,9 2984,0 510,2 316,5 3423,7 10537,1 40,4% 44,5%

4 AGENDA Stato dell arte dei consumi energetici Le fonti di energia rinnovabile Impianti per la produzione di energia rinnovabile Alcune innovazione sulle energie rinnovabili Conclusioni 4

5 Le fonti di energia Sole Vento - fotovoltaico - solare termico - eolico Biomasse - combustione - pirolisi - gassificazione - digestione Geotermia - geotermico - geotermico assistito Acqua - idroelettrico 5

6 Costo del kwh da fonti rinnovabili Fonte Idroelettrico basso salto (oltre 10 MW) Idroelettrico basso salto (da 1 MW a 10 MW) Eolico isolato connesso in MT Combustione CDR (da 15 a 20 MW) Eolico connesso in AT Idroelettrico grande salto Combustione biogas Combustione vegetali Miniidroelettrico basso salto (fino a 1 MW) Combustione diretta della biomassa (da 15 a 20 MW) Fotovoltaico (da 40kW a 1MW) Fotovoltaico domestico (da 1 a 3 kw) Costo di produzione 11,6 c/kwh 12,5 c/kwh 12,7 c/kwh 13,5 c/kwh 13,6 c/kwh 13,6 c/kwh 14,3-14,9 c/kwh 17,1 c/kwh 20,6 c/kwh 23,4 c/kwh 41,0 c/kwh 50,0 c/kwh Fonte: associazione dei produttori per l'energia rinnovabile (Aper) in collaborazione con l'università di Padova 6

biomassa (da 15 a 20 MW) Fotovoltaico (da 40kW a 1MW) Fotovoltaico domestico (da 1 a 3 kw) Costo di produzione 11,6 c/kwh 12,5 c/kwh 12,7 c/kwh 13,5 c/kwh 13,6 c/kwh 13,6 c/kwh

7 AGENDA Stato dell arte dei consumi energetici Le fonti di energia rinnovabile Impianti per la produzione di energia rinnovabile Alcune innovazione sulle energie rinnovabili Conclusioni 7

8 Impianti fotovoltaici Tecnologia Superficie [m 2 ] Potenza [kw] Rendimento istantaneo Rend. anno Valut. gest. Si mono eterogiunzione 13,86 2,25 16,2%?? Si poli 15,62 2,00 12,8%?? Si amorfo 5,70 0,36 6,3%?? Te Cd 20,16 2,10 10,4%?? Paraboloide 19,05 2,88 (+ calore) 18,9%?? Fresnel 18,75 2,52 16,8%?? Totale - 12,1 15,1%?? 8

? Si poli 15,62 2,00 12,8%?? Si amorfo 5,70 0,36 6,3%?? Te Cd 20,16 2,10 10,4%?

9 Tipologie di biomasse 9

(frascumi, ramaglie, scarti); Residui agroindustriali e dell industria alimentare (vinacce,

10 Biomasse in Italia Nel contesto italiano, le principali risorse di biomassa sono: Residui agricoli (paglie di cereali, residui verdi); Residui forestali e della lavorazione del legno (frascumi, ramaglie, scarti); Residui agroindustriali e dell industria alimentare (vinacce, sanse); Rifiuti organici; Rifiuti zootecnici; Colture energetiche erbacee ed arboree dedicate. 10

11 Biomasse in Italia Nel contesto italiano, le principali risorse di biomassa sono: Residui agricoli (paglie di cereali, residui verdi); Residui forestali e della lavorazione del legno (frascumi, ramaglie, scarti); Residui agroindustriali e dell industria alimentare (vinacce, sanse); Rifiuti organici; Rifiuti zootecnici; Colture energetiche erbacee ed arboree dedicate. Vinacce Panetti di sansa 11

ramaglie, scarti); Residui agroindustriali e dell industria alimentare (vinacce, sanse); Rifiuti

12 Biomasse in Italia Nel contesto italiano, le principali risorse di biomassa sono: Residui agricoli (paglie di cereali, residui verdi); Residui forestali e della lavorazione del legno (frascumi, ramaglie, scarti); Residui agroindustriali e dell industria alimentare (vinacce, sanse); Rifiuti organici; Rifiuti zootecnici; Colture energetiche erbacee ed arboree dedicate. Pioppo SRF Pioppo SRF 12

13 Biomasse in Italia Nel contesto italiano, le principali risorse di biomassa sono: Residui agricoli (paglie di cereali, residui verdi); Residui forestali e della lavorazione del legno (frascumi, ramaglie, scarti); Residui agroindustriali e dell industria alimentare (vinacce, sanse); Rifiuti organici; Rifiuti zootecnici; Colture energetiche erbacee ed arboree dedicate. Panico Cardo Sorgo da fibra Canna comune Miscanto 13

scarti); Residui agroindustriali e dell industria alimentare (vinacce, sanse); Rifiuti organici; Rifiuti

14 Vantaggi e svantaggi si possono considerare risorse rinnovabili I vantaggi tecnologie di utilizzazione note CO 2 free densità energetica bassa Gli svantaggi discontinuità nella disponibilità contenuto di umidità e resistenza meccanica (trinciatura) 14

free densità energetica bassa Gli svantaggi discontinuità

15 Filiera biocombustibili solidi (Short Rotation Forest) 15

16 DESCRIZIONE DELL IMPIANTO SPERIMENTALE (CADRIANO)

17 Impatto ambientale ANALIZZATORE FUMI PRELIEVO DEI FUMI 17

18 BIOMASSE SELEZIONATE UTILIZZO DELLE BIOMASSE PROVENIENTI DALLE COLTURE DEDICATE DEL COMPARTO AGRICOLO MAIS SEMI DI GIRASOLE SEMI DI SOIA CARDO U: 10,3 % U: 7,3 % LHV umido : kj/kg LHV umido : kj/kg U: 8,5 % U: 17,4 % r: 1316 kg/m 3 r: 577 kg/m 3 r: 1179 kg/m 3 r: 285 kg/m 3 LHV umido : kj/kg LHV umido : kj/kg 18

umido : 14558 kj/kg LHV umido : 25853 kj/kg U: 8,5 % U: 17,4 % r: 1316 kg/m 3 r: 577

19 CAMPAGNA SPERIMENTALE: COMBUSTIONE BIOMASSE LHVUmido ηconversione max e MAIS kj/kg 0,8 36 % SEMI DI GIRASOLE SEMI DI SOIA kj/kg 0,7 22 % kj/kg 0,6 22% CARDO kj/kg 0,7 12% 19

36 % SEMI DI GIRASOLE SEMI DI SOIA 25853 kj/kg

20 CAMPAGNA SPERIMENTALE: COMBUSTIONE BIOMASSE PROBLEMI RISCONTRATI CARDO Impossibile raggiungere alte potenze Dimensioni ridotte del braciere Tipo di alimentazione: dal basso Ripetuto spegnimento dell impianto Trinciatura grossolana BLOCCO DELLA COCLEA Fiamma soffocata 20

braciere Tipo di alimentazione: dal basso Ripetuto spegnimento dell

21 Scambio termico col fluido termovettore difficoltoso CAMPAGNA SPERIMENTALE: COMBUSTIONE BIOMASSE PROBLEMI RISCONTRATI SEMI DI GIRASOLE Presenza di residui oleosi nei fumi Attaccamento della fuliggine alle superfici di scambio termico 21

22 CAMPAGNA SPERIMENTALE: COMBUSTIONE BIOMASSE Impossibile raggiungere alte potenze PROBLEMI RISCONTRATI SEMI DI SOIA Combustione lenta Impossibile aumentare la portata del combustibile perché si avrebbe il rischio soffocamento fiamma 22

23 CAMPAGNA SPERIMENTALE: COMBUSTIONE BIOMASSE Valori espressi in mg/nm 3 Granella di mais Semi di girasole Semi di soia Valore limite SO NO CO 97 >500 > Valori limite enunciati nel Decreto Legislativo del 3/4/

24 CAMPAGNA SPERIMENTALE: RESIDUI SOLIDI CENERI PESANTI CLINKER Masse di ceneri fuse Composizione clinker: ossidi di potassio, silicati 24

25 CAMPAGNA SPERIMENTALE: RESIDUI SOLIDI Ceneri pesanti [%] in peso Ceneri da camera fumi [%] in peso Capacità di formazione clinker Tempo necessario per pulizia caldaia Mais 2,5 0,08 Elevata 40 min Semi di girasole 4,6 0,25 Nulla 60 min Semi di soia 8,7 0,15 Nulla 50 min Cardo 2,6 0,09 Nulla 40 min 25

26 Geotermico assistito Energia termica di recupero 1400 kwt η = 88% COP = 3,8 Gas naturale 2955 kw Energia el kwe Dalla pompa 4600 kwt Alla rete 90 C 6000 kwt Cogeneratore a gas Pompa di calore Dalla rete 60 C Effetto utile del sistema: 203% Da geotermia 3400 kwt Per produrre la stessa energia termica viene utilizzato un quantitativo di metano pari al: 75% rend. caldaia / (203% - 4% disp. in rete) 40 %

27 AGENDA Stato dell arte dei consumi energetici Le fonti di energia rinnovabile Impianti per la produzione di energia rinnovabile Alcune innovazione sulle energie rinnovabili Conclusioni 27

28 Il fotovoltaico di nuova generazione Il fotovoltaico thin film da record Il centro di ricerche ZSW di Baden-Württemberg, in Germania, ha recentemente divulgato la notizia di aver raggiunto il 19,6% di efficienza di conversione di luce solare in energia elettrica (risultato certificato). Tipologia modulo: CIS Dimensione cella: 30x30 cm I moduli in CIS attualmente in commercio hanno rendimenti massimi attorno al 12%

29 Il solare fotovoltaico Il fotovoltaico thin film da record Il risultato è stato ottenuto grazie ad una tecnologia di coating più efficace combinata alla messa a punto di un processo produttivo pilota che consente per la prima volta di ottenere una simile performance fuori di un laboratorio e prefigura già un impiego a breve termine su scala industriale. DIMINUZIONE DEI COSTI DI PRODUZIONE INCREMENTO DELL EFFICIENZA 29 29

30 Tecnologia termovoltaica Produzione di energia elettrica attraverso l utilizzo di energia termica (effetto Seebeck) -Recupero di cascami termici -Cogenerazione -Integrazione impiantistica 30 30

31 AGENDA Stato dell arte dei consumi energetici Le fonti di energia rinnovabile Impianti per la produzione di energia rinnovabile Alcune innovazione sulle energie rinnovabili Conclusioni 31

32 Conclusioni Mercato in continua evoluzione: - costo delle tecnologie - entrata di nuovi paesi Forme incentivanti complesse: - certificati verdi (CV) - certificati bianchi (CB) - certificati grigi (CG) - conto energia (CE) Approccio step by step: - analisi energetica dell azienda - localizzazione rispetto al sito industriale/civile - localizzazione rispetto al sito agricolo Decisione strategica 32

33 UN AZIENDA CON MENO INFORTUNI, MENO INQUINAMENTO, PIU RISPARMIO ENERGETICO SOSTENIBILITA' E BUSINESS PRODUZIONE DI ENERGIA DA FONTI RINNOVABILI Ing. Augusto Bianchini DIEM - Università degli Studi di Bologna Unindustria Bologna, 1 Luglio 2009

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