Energia dalle Biomasse - Parte B

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1 Tecnologie delle Energie Rinnovabili Energia dalle Biomasse - Parte B Daniele Cocco Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Chimica e dei Materiali Università degli Studi di Cagliari [email protected] A.A

2 La filiera delle legnose Idrolisi Compattazione, essiccazione Zuccheri Fermentazione e distillazione Pellet, Cippato, ecc. Etanolo Trasporti, energia termica, energia elettrica energia termi ca Ligno - cellulosiche Combustione Energia termica Ciclo a vapore, Stirling, ORC Energia elettrica e termica (Pioppo, Robinia, Miscanto, Sorgo) Gassificazione Pirolisi Syngas Olio, Syngas, Char Turbina a gas, fuel cell, etc. Turbina a gas, fuel cell, etc. Energia elettrica e termica Energia elettrica e termica

3 Caldaie a biomassa η= Putile Pcmb =1 - Ppersa Pcmb Potenza utile Potenza combustibile Potenza persa

4 Caldaie a pellet

5 Caldaie a pellet

6 Caldaie a pellet

7 Caldaie a pellet

8 Caldaie a legna

9 Bruciatori a pellet

10 Caldaie a legna e pellet

11 Caldaie a cippato

12 Caldaie a biomassa

13 Caldaie a biomassa

14 L impiego del cippato

15 Caldaie a biomassa

16 Caldaie a biomassa

17 Esempio: plesso scolastico Pc (kw) Pu (kw) Rendimento Gasolio (kg/a) Edificio A % 6500 Edificio B % 9500 Edificio C % 8600 Edificio A Edificio B Edificio C

18 Edificio A Pc (kw) Pu (kw) Rend. Pci (MJ/kg) cons. (kg/a) Costo ( /kg) Spesa ( /a) Gasolio % , Pellet 70 64,4 85% , Cippato % , Risp. ( /a)caldaia ( ) Acc. (m 3 ) PBT (anni Pellet ,6 3,7 Cippato ,9 3,8

19 Esempio: plesso scolastico L (m) Scavo Tubo Isolamento Edificio A Edificio B Edificio C Edificio A a b Edificio B c Edificio C

20 Esempio: plesso scolastico Caldaia da 330 kw, rendimento 87,7%, potenza utile 290 kw, costo ; Silo stoccaggio m 3, 5000 Scavo 80x80, 250 metri, 6,4 /m Tubazione 2, 500 metri (andata e ritorno), 6,5 /m Isolamento, 500 metri, 3,5 /m Spese varie rete, 2400 Investimento totale: Consumo totale cippato kg/anno

21 La produzione di cippato

22 Costo produzione cippato Tipo cantiere Condizioni di abbattimento Molto buone Medio buone Difficili Cantiere A Cantiere B Cantiere C Tabella 5.1. Rese in m 3 /op/g per i cantieri tipo. Tipo cantiere Condizioni di esbosco Molto buone Medio buone Difficili Cantiere A 4,13 4,86 6,25 Cantiere B 3,52 4,03 5,17 Cantiere C 2,64 2,95 3,46 Tabella 5.1. Stima dei costi di taglio nelle diverse tipologie di cantiere e condizioni di esbosco. Costi in /q Cantiere A: prelievo forestale basso, fino a 50 mc/ha; Cantiere B: prelievo forestale medio, mc/ha; Cantiere C: prelievo forestale alto, oltre 100 mc/ha;

23 Costo produzione cippato Produttività da q/h fino a 100 q/h. Per una cippatrice da 60 q/h, il costo orario è stimato in circa /h; Due operai specializzati, il costo ammonta a /h; Il costo totale orario risulta pertanto di /h, che equivale ad un costo specifico di circa 1 /q di cippato prodotto.

24 Costo trasporto cippato Fascia Tempi di trasporto per fasce chilometriche Carico Andata e ritorno Scarico e imprevisti Totale 0-20 km 1 h h km 1 h 30 1 h h 10 >40 km 1 h 30 >2h >4 h 30 Tabella 5.1. Stima dei tempi di trasporto per fasce chilometriche. Fonte di riferimento: STUDIO DEI COSTI DI PRODUZIONE E STIMA DEL PREZZO MINIMO DEL CIPPATO DI LEGNO PER USI ENERGETICI. Dati Costo del trasporto Distanza km 0-20 Tempo complessivo ore 2,5 Nolo /ora 40 Costo di un viaggio 100 Portata in volume m 3 30 Portata in peso q 90 Costo unitario in volume /m 3 3,33 Costo unitario in peso /q 1,11 Tabella 5.1. Stima del costo unitario del trasporto del cippato. Fonte di riferimento: STUDIO DEI COSTI DI PRODUZIONE E STIMA DEL PREZZO MINIMO DEL CIPPATO DI LEGNO PER USI ENERGETICI.

25 Costo totale cippato Tipo cantiere Fascia chilometrica Condizioni di esboscabilità Molto buone Medio buone Cantiere A 0-20 km 1+1,11+4,13=6,24 4,86+1+1,11=6,97 Cantiere B 0-20 km 3,52+1+1,11=5,63 4,03+1+1,11=6,14 Tabella 5.1. Stima del costo totale di produzione e approvvigionamento del cippato nelle diverse condizioni di esboscabilità espressi in /q. Il costo di produzione del cippato è stimato, in questo caso, pari a circa 6-7 /q; Se il cippato viene acquistato da terzi, tale costo deve essere incrementato di almeno il 30-40%; La fornitura di circa 900 quintali di cippato comporta un costo di circa 6500 /anno. Considerato anche un costo di gestione di 5000 /anno, il risparmio rispetto al gasolio è dell ordine di /anno (44000 /anno con il gasolio agli attuali prezzi), con un conseguente tempo di ritorno di circa 3 anni. Con un prezzo di acquisto dell ordine di 14 /q, la spesa per l acquisto del cippato aumenta fino a circa /anno e il tempo di ritorno diviene pari a circa 3,5 anni.

26 Caldaie a biomassa Pellet Cippato Ciocchi Elevato grado di automazione Maggiore costo rispetto alle caldaie convenzionali Necessità di evitare sovradimensionamenti Rendimenti elevati (85-90%) Volumi di stoccaggio di circa 5 mc per 1 mese di autonomia per una caldaia da 40 kw Costi di circa /kw per potenze fino a circa kw e /kw oltre 100 kw Costo pellet da 0,15 a 0,4 /kg Elevato grado di automazione Adatte a sistemi di maggiore dimensione Necessità di evitare sovradimensionamenti Rendimenti elevati (85-90%) Volumi di stoccaggio di circa 120 mc per 1 mese di autonomia per una caldaia da 250 kw Costi di circa /kw per potenze fino a circa kw e /kw oltre 1000 kw Costo cippato da 0,03 a 0,1 /kg Buon grado di automazione Adatte a sistemi di piccola dimensione (da 20 a 100 kw) Necessità di evitare sovradimensionamenti Rendimenti elevati (85-90%) Volumi di stoccaggio di 7-8 mc per 1 mese di autonomia per una caldaia da 25 kw Costi di circa /kw per potenze fino a circa kw e /kw oltre 100 kw Costo legna da 0,10 a 0,15 /kg

27 Coltivazioni energetiche Studio dei metodi di coltivazione delle diverse specie in funzione dell areale; Valutazione della adattabilità dei cloni alle diverse condizioni climatiche e ai diversi suoli; Controllo delle malattie e delle infestanti; Ottimizzazione delle operazioni di taglio, raccolta e stoccaggio delle biomasse; Valutazione dei bilanci energetici e ambientali dell intera filiera di produzione; Realizzazione di studi di fattibilità economica di filiera in diverse condizioni.

28 Tecniche agronomiche

29 Valutazioni economiche

30 THE END