Cenni introduttivi alle tecnologie per la generazione di energia a piccola e media scala David Chiaramonti CREAR/RE-CORD University of Florence

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Aureliano Pinna
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1 Cenni introduttivi alle tecnologie per la generazione di energia a piccola e media scala CREAR/RE-CORD University of Florence

2 Sommario Introduzione alla giornata di studio Le Bioenergie: stato in EU Italia: il PNA Cenni e considerazione sulle tecnologie Conclusioni

3 Introduzione alla giornata di studio Due diversi temi Stato delle bioenergie oggi Tecnologie, Norme tecniche, Legislazione e Normativa, Biogas/Biometano, Microcogenerazione a biomassa scenari futuri Combustibili Alternativi, Colture Energetiche e Residui, Biomasse Alternative (alghe) Obiettivi Aggiornamento sullo stato odierno dei sistemi e delle filiere agroenergetiche Tecnologico: informazioni sulle nuove tecnologie, sui sistemi ed i processi

4 Rinnovabili in EU Fonte: Eurobserv ER, 2011

5 Rinnovabili in EU Fonte: Eurobserv ER, 2011

6 ITALIA D N E Popolazione ~ 60 ML = 0.9 % mondo Domanda complessiva di energia: Mtoe ~ 1.6 % mondo Emissioni CO 2 : 482Mt/a = 2% mondo e 14% Unione Europea Mtoe petroleum 41, Mtoe Natual gas 36,369.5 Mtoe Renewable sources 8,9 17 Mtoe solid fuel (coal) 8,816.7 Mtoe Electric energy (imported amount) 4,6 8.8 Mtoe % composition of the national energy demand Source: Ministry for economic development Fornitura di energia ancora basata su fonti fossili ed importazioni Fonti Rinnovabili: contributo ancora modesto (ma significativo) rispetto ai consumi Fonte: I. de Bari, ENEA, 2011

7 Bioenergia EU ed Italia (2009) 1-Biomassa Solida Prod.Energia Primaria 72,5 Mtoe (EU), 2,76 Mtoe (Italia) (3,8 %) Dopo Germania (11,3), Francia (9,8), Svezia (8,6), Finlandia (6,5), Polonia (5,2), Spagna (4,3), Austria (4,0), Romania (3,2) e Portogallo (2,8) Prod.Energia Elettrica 62,2 TWh (EU), 2,8 TWh(Italia)(4,5%) Dopo Germania (11,2), Svezia (10), Finlandia (8,4), Polonia (5), Olanda (3,6), Inghilterra (3,5) e Austria (3,3) Riflessione su Incentivi e Pianificazione Germania: 82,5 Ml.ab./ km2 Italia: 60,4 Ml.ab./ km2 Fonte: Eurobserv ER, 2011

8 Bioenergia EU ed Italia (2009) 2-Biogas Prod. Primaria ktoe (EU), 444 ktoe (Italia) (5.3 %) Dopo Germania (4.213), Inghilterra (1.724) e Francia (526) Prod. En.Elettrica GWh (EU), GWh (Italia) (6,9 %) Dopo Germania (12.562) e Inghilterra (5.591) Fonte: Eurobserv ER, 2011

9 Bioenergia EU ed Italia (2009) 3-Biocombustibili Consumo per trasporti 12,1 Mtoe (EU), 1,17 Mtoe (Italia) (9,7 %) Dopo Germania (2,9) e Francia (2,51) Fonte: Eurobserv ER, 2011

10 Fonte: Eurobserv ER, 2011

11 Aspetti Socioeconomici Occupazione Europa Rinnovabili: di cui Bioenergia (44 %) Biom.Solida, Biocarburanti, Biogas Italia Rinnovabili: di cui Bioenergia (24 %) Biom.Solida, Biocarburanti, Biogas Fatturato (M ) Europa Rinnovabili: di cui Bioenergia (36 %) Biom.Solida, Biocarburanti, Biogas Italia Rinnovabili: di cui Bioenergia (30 %) 900 Biom.Solida, Biocarburanti, 500 Biogas Nota: non è inclusa la generazione di energia da rifiuti Fonte: Eurobserv ER, 2011

12 P N A PNA ER Fonte: MSE, 2010

13 A PNA B Biomassa Mtoe Elettricità 1.8 Mtoe 1.65 Mtoe Energia termica 5.5 Mtoe Biocombustibili 0.2 Mtoe 2.5 Mtoe per Trasporti 2.25 Mtoe TOTALE BIOMASSA 9.8 Mtoe (44% Tot Rinn) 6.94 Mtoe TOTALE Rinnovabili per 22.3 Mtoe sostituzione 17 % al 2020 Fonte: I. de Bari, ENEA, 2011

14 Tecnologie di cogenerazione a piccola scala Sistemi a vario livello di maturità Focus su P < 1 MWe Tecnologie ancora in competizione per la biomassa solida Combustione Pirolisi Gassificazione Eccezioni: Biogas, Olio Vegetale Puro

15 Combustione Tecnologia matura, accoppiata a cicli a vapore od ORC (anche solo produzione elettrica) Possibilità di alimentazione multicombustibile Elevata affidabilità, prestazioni interessanti Costi di investimenti significativi effetto di scala Source: Turboden, BIOS BIOENERGIESYSTEME

16 Combustione Ciclo a vapore dominante su taglie maggiori, ma si sta estendendo anche a impianti di scala inferiore Es.Progetto Fondazione del Chianti Utilizzo Energia Termica

17 Pirolisi Tre prodotti: carbone (char), olio (tar) e gas. Tecnologia emergente, anche se non nuova Devolatilizzazione anaerobica a C seguita da combustione o gassificazione Boiler Bio-oil Upgrade Extract Heat Due opzioni di processo Electricity Transport fuel valorizzazione energetica del solo gas di pirolisi (biomasse difficili ) in pirolisi lenta/intermedia + char e tar pirolisi flash (veloce) per produzione di bio crude oil Flash: Sistemi disponibili ma spesso non ancora a livello dimostrativo. Provenienza: USA, NL, Canada, Germania. Elevato rischio tecnico. Progetti in Toscana. Lenta/Intermedia: sistemi affidabili, di provenienza anche Nazionale. Rendimenti di conversione generalmente modesti. Chemicals

18 Gassificazione ¾Numerosi sistemi disponibili, in un ampio range di taglie. ¾Pochi fornitori in grado di assicurare prestazioni (garanzie) ¾Sistemi non pienamente industrializzati, nonostante i molti anni di sviluppo. Sensibilità al feedstock (tipologia e condizioni) ¾Principale problematica: pulizia gas (rimozione/conversione tar)

19 Gassificazione Il progetto Agrogas Italia-India (CREAR/IIS MATT-MNRE) Test con residui e coltivazioni agricole Fonte: Dasappa, 2010 and 2011

20 Olio Vegetale Puro Tecnologia matura, affidabile su una ampia disponibilità di taglie Principale criticità: approvvigionamento OVP Utilizzo Oli esterificati US$/T Fonte: Bloomberg, 2010; Prussi, 2010

21 Biogas Sistema pienamente maturo Possibile in presenza di materia prima idonea Fondamentale la conduzione opportuna dell azienda agricola Innovazione: il biometano

22 Conclusioni Biomassa Solida: tecnologie disponibili, ma sulle piccole taglie necessità di maturazione per pirolisi/gassificazione, e riduzione di costo per combustione Biogas e Biometano: processi maturi, necessaria disponibilità di materia prima, conduzione azienda agricola fondamentale Olio vegetale: tecnologie consolidate, criticità di approvvigionamento Valorizzazione Energia Termica

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