28 settembre Ing. Filippo Marini

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Alfonsina Ferro
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1 28 settembre 2007 Ing. Filippo Marini

2 Utilizzo del legno forestale Per poter essere utilizzato in un impianto per la produzione di energia il legno deve essere cippato; ridotto cioè in una forma facilmente utilizzabile dalle macchine, rendendo l impianto completamente automatico.

essere cippato; ridotto cioè in una forma facilmente

3 Filiera legno energia Per filiera si intende una struttura completa per la produzione e la distribuzione dell energia, dove l agricoltore o il forestale entra direttamente nel ciclo integrato di produzione Impresa agri-energetica

dell energia, dove l agricoltore o il forestale entra

4 La filiera legno-energia Per poter essere sostenibile la filiera deve: essere di piccole dimensioni coinvolgere le realtà agricole e forestali locali, avere un bacino di approvvigionamento limitato Quantità media di legno trattata in un anno, per i boschi tipici dell Appennino Tosco- Emiliano, dovrebbe essere: t/anno Quantitativi inferiori non permettono adeguati investimenti Quantitativi superiori hanno un impatto ambientale eccessivo e si caratterizzano troppo come attività industriali, con le conseguenti logiche di mercato

Appennino Tosco- Emiliano, dovrebbe essere: 1.000-4.

5 La filiera legno-energia Gli impatti delle grosse filiere nell Appennino Tosco-Emiliano: Bacino di approvvigionamento troppo esteso, a causa della limitata ricrescita delle essenze autoctone e delle caratteristiche geologiche e morfologiche dei terreni Difficile viabilità e difficile comunicazione intervalliva Scarsa valorizzazione del prodotto forestale Concentrazione delle risorse locali in pochi soggetti Incentivare l implementazione di piccole filiere distribuite nel territorio Incentivare l istallazione di impianti centralizzati per la produzione di energia di piccola e media taglia vicino alle utenze termiche maggiori

Scarsa valorizzazione del prodotto forestale Concentrazione delle risorse locali in pochi soggetti Incentivare l implementazione di piccole filiere

nuove tecnologie per la produzione di energia da fonti

6 Progetti attivi Obiettivi Avviamento di una filiera del legno completa e sostenibile nel territorio Introduzione di nuove tecnologie per la produzione di energia da fonti rinnovabili e la cogenerazione Creare nuove opportunità di mercato

7 Obiettivo finale: piccoli impianti di teleriscaldamento 105 utenze domestiche Rete m MWh/anno (circa t/anno di cippato) Potenza nominale kw

8 L impianto del Parco dei Laghi Suviana e Brasimone

9 Impianto dimostrativo Parco dei laghi di Suviana a Brsimone 800 m 3 riscaldati kwh/anno 14 ton. di CO 2 evitata

12 L impianto di Castiglione dei Pepoli

13 Impianto di Castiglione dei Pepoli Produzione di calore da cippato RISPARMIO DI COMBUSTIBILI FOSSILI RISPARMIO DI CO 2 EMESSA IN ATMOSFERA CIPPATO (W=25-30%) CONSUMATO IN UN ANNO DI ATTIVITA PRODUZIONE DI CENERI 55,46 TEP/ANNO 120 t/anno 200 t/anno 5 m 3 /anno Potenza termica nominale Potenza termica lorda Potenza termica minima in fase di regolazione Pressione di prova Pressione massima di esercizio Massima temperatura di mandata Minima temperatura di ritorno Rendimento al 100% del carico Rendimento al 30% del carico (carico minimo) Temperatura dei gas di scarico Combustibile (Wmax.=45%) 400 kw 440 kw 100 kw 6 bar 3 bar 95 C 70 C 92 % 90% 180 C Cippato e pellet.

fase di regolazione Pressione di prova Pressione massima di esercizio Massima temperatura di mandata Minima temperatura di ritorno Rendimento al 100% del carico

14 Inquadramento esterno

15 Lyout

16 Sezione

17 Impatto ambientale

18 L impianto di Castel d Aiano

19 Impianto pilota Cogenerazione, applicabile a reti di teleriscaldamento per comuni montani

20 Obiettivi Costruire un modello replicabile nei comuni dell Appennino Tosco-Emiliano, che permetta: lo sviluppo di piccole reti di teleriscaldamento distribuite nel territorio l avviamento di piccole filiere del legno forestale il forte incremento della produzione di energie rinnovabili Occupazione locale Innovazione Migliorare la qualità dei servizi Attenzione verso l ambiente

avviamento di piccole filiere del legno forestale il forte incremento della produzione di

21 Obiettivi Creare un polo tecnologico, con esperienze e sperimentazioni uniche e fortemente innovative, per: dare un impulso all industria e all impresa tecnologica creare competenze specifiche nel campo dell energia Il futuro è sviluppo sostenibile attraverso l innovazione tecnologica

22 Impianto di cogenerazione combinato Produrre energia termica ed elettrica da biomassa vegetale (cippato di legno, sostanze organiche da colture dedicate), abbinando: Gassificazione Motori a combustione esterna di Stirling

23 Gassificazione La gassificazione da biomassa vegetale ha avuto una forte diffusione nei paesi in via di sviluppo come la Cina, l India ed il Sud America, anche grazie: Basso costo della materia prima Possibilità di fornire energia elettrica in zone rurali isolate Semplicità impiantistica Sulla scia del crescente interesse per l energie rinnovabili ed in particolare per l utilizzo della biomassa vegetale, anche molti paesi Europei stanno implementando sistemi di gassificazione e pirolisi con ottimi risultati. Impianto della Schmitt Enertec, 80 kwel Germania

24 Gassificazione Processo di combustione parziale della biomassa, atto a produrre gas combustibile caratterizzato da un basso potere calorifico: 19% CO 18% H 2 10% CO 2 50% N 2 3% NH 4 P.C.I. = 1,3 kwh/nm3 Semplice Economico Facilmente controllabile variando pochi parametri in automatico Bassa temperatura Affidabile Permette l utilizzo di biomassa meno nobile, come le ramaglie o gli scarti agricoli

25 Il motore Stirling Motore esotermico a ciclo chiuso Sfrutta una fonte di calore esterna, il combustibile non entra mai a contatto con gli organi in movimento, la combustione può essere controllata elettronicamente aumentando l efficienza complessiva e minimizzando le emissioni Sigillato, utilizza come fluido operatore elio in pressione Poca manutenzione (5.000 ore) Silenzioso Flessibile (fino al 20% della P nom ) Elevato rendimento Sicuro Motore Stirling 4 cilindri in fase di montaggio, Technical University of Denmark, Department of Mechanical Engineering, Copenhagen

26 Collaborazione con la facoltà di ingegneria di Copenhagen In Danimarca un gruppo di ricercatori universitari ha progettato e testato un impianto di cogenerazione composto da un gassificatore updraft ed un motore Stirling da 35 kwel, ottenendo ottimi risultati. Impianto sperimentale di Billund

27 Impianto di cogenerazione di Castel d Aiano Un gassificatore updraft Una caldaia a syngas con doppia camera di combustione e ricircolo dei fumi per innalzare la temperatura in camera di combustione Un motore Stirling a 4 cilindri Un economizzatore che ha il compito di recuperare parte del calore nei fumi di combustione in uscita dalla caldaia a syngas, innalzando la temperatura dell acqua per la rete di teleriscaldamento Un accumulatore di calore da litri Il sistema genera in continuo 35 kw elettrici e 140 kw termici utili

28 Scema di funzionamento Altissima efficienza energetica Ricircolo dei fumi per innalzare la temperatura in camera di combustione Recupero del calore nei fumi Accumulo del calore prodotto durante la notte Gestione elettronica

29 Parametri principali 35 kwel 140 kwth Funzionamento ore/anno Energia elettrica prodotta Energia termica al riscaldamento Energia primaria consumata Energia dispersa 210 MWh/anno 600 MWh/anno MWh/anno 390 MWh/anno 25 kw dispersi

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