Cogenerazione da biomassa legnosa

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1 Cogenerazione da biomassa legnosa Biomasse ad uso energetico Stato delle tecnologie Dott. Ing. Roberto Fabbri Centro Ricerche ENEA - Saluggia (VC), 3 Luglio 2012

2 Indice 1. Cogenerazione da biomasse 2. Bonollo Energia una soluzione specifica 3. Dister Energia un interessante caso di trigenerazione 4. Montevarchi Energie il teleriscaldamento 5. Futuris - gassificazione di piccola taglia e cogenerazione 6. Considerazioni finali

3 Cogenerazione da biomasse La cogenerazione è indiscutibilmente eccezionale ma è facilmente applicabile alle biomasse?

4 Introduzione evoluzione della normativa Provvedim. CIP 29 aprile 92 n.6 Introduzione IEN Agevolazioni su tutti gli aspetti principali Costituzione AEEG Autorità per l energia elettrica e il gas D. Lgs marzo 99, (attuazione direttiva 96/92/CE) Norme comuni per il mercato libero dell energia elettrica Delibera 42/02 (integrata dalla delibera 201/04) IRE: indice di risparmio energetico LT: limite termico Legge agosto 2004 Cogenerazione con tele riscaldamento dà diritto a certificati verdi D. Lgs febbraio 2007 Attuazione Direttiva 2004/8/CE sulla promozione della cogenerazione D.M. MSE 4 agosto e 5 settembre 2011 Cogenerazione ad Alto Rendimento

5 GSE Guida alla Cogenerazione ad Alto Rendimento (CAR) Marzo 2012

6 LA LEGGE DEFINISCE LA CAR ATTRAVERSO IL PARAMETRO PES La cogenerazione è definita ad alto rendimento quando l indice di risparmio di energia primaria PES è: > 10% per unità > 1 MWe > 0% per unità < 1 MWe PES = 1 1 / (ηth,chp/ ηth,ref + ηe,chp/ ηe,ref) Dove η è il rendimento (termico e elettrico) del cogeneratore o della tecnologia di riferimento

7 DM 05/09/ Tecnologie di cogenerazione

8 Unità di cogenerazione virtuale

9 Impianto a biomasse solide Funzionamento h/anno Potenza combustibile kw comb Produzione elettrica kwel Vettore termico t/h vapore 6,22 Potenza termica kw th 4.776

10 Dallo schema ai numeri a Energia Elettrica immessa nella rete + RIU MWh b En. Elettrica autoconsumata MWh c = a+b En. Elettrica prodotta Totale MWh d Energia Termica prodotta Totale MWh e Energia Totale consumata come combustibile MWh f = (c+d)/e Rendimento complessivo dell'impianto 0,3436 g = c/e Rendimento Elettrico dell'impianto 0,2656 h = g-(β*0,8)/(0,80-g) Rapporto Energia / Calore - C 0,2018 i = min(h*d; c) Energia Elettrica prodotta in Cogenerazione MWh i' = c - i Energia Elettrica NON CHP MWh j = i' / g Combustibile per produrre En. El. NON CHP MWh j' = e - j Combustibile consumato in Cogenerazione MWh k = d / j' Rend. termico dell'impianto in Cogenerazione 0,666 k' = (i +d) / j' Rendimento globale di impianto CHP 0,800 l Rendimento elettrico di riferimento: valore base (Biomassa di origine agricola ) 0,2567 m Coeff. correttivo per En. elettrica immessa in rete (tensione di collegamento compresa tra 100 kv e 200 kv) 0,9450 n Coeff. correttivo per En. elettrica autoconsumata (tensione di collegamento compresa tra 0,4 kv e 50 kv) 0,9250 o = m*a/c + n*b/c Coeff. Correttivo complessivo 0,9424 p = l*o Rendimento elettrico di riferimento (valore corretto) 0,2419 q Rend. termico di riferimento (biocarburanti) 0,8058 r = 1-1(g / p + k / q) PES 0,4804 OK

11 BONOLLO ENERGIA - una soluzione specifica Società di scopo partecipata da: -Distillerie Bonollo -Alerion Bonollo Energia si trova ad Anagni (Frosinone)

12 Bonollo Energia schema impianto

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17 DISTER ENERGIA - un interessante caso di trigenerazione Società di scopo partecipata da: -Federazione delle cooperative di Ravenna -Cooperare Spa -STC SpA -Altri minori DISTER Energia si trova a Faenza (Ravenna)

18 Schema impianto biomasse solide:

19 Schema impianto biomasse liquide:

20 Dister Energia produzione da biomasse solide, liquide e gassose

21 Dister Energia produzione da biomasse solide, liquide e gassose Principali parametri energetici Energia termica introdotta Biomasse liquide Biomasse solide Combustibili gassosi Totale kw kw kw kw kw Energia elettrica prodotta Sezione a biomasse liquide Sezione a biomasse solide Autoconsumi Energia termica recuperata ceduta a terzi Energia ad alta entalpia (vapore) Energia a bassa entalpia (acqua calda) Totale netto Totale kw kw kw kw kw kw kw kw kw

22 Dister Energia produzione da biomasse solide, liquide e gassose Ma ha senso......mettere assieme tecnologie così diverse?

23 Dister Energia produzione da biomasse solide, liquide e gassose Aspetto Vantaggio Espansione in turbina del surplus di vapore prodotto dal recupero termico dai fumi del ciclo Diesel Recupero termico vettori a bassa entalpia dal ciclo Diesel Aumento energia elettrica prodotta Miglioramento efficienza ciclo termodinamico Rankine Servizi ausiliari e generali comuni Diminuzione degli autoconsumi Conduzione unica Programmi di manutenzione a rotazione Ottimizzazione della gestione del personale Possibilità di mantenere interessanti programmi di produzione

24 Dister Energia produzione da biomasse solide, liquide e gassose

25 MONTEVARCHI ENERGIE - il teleriscaldamento Società di scopo partecipata da: -Terra Uomini Ambiente soc. agr. Coop. -P & M Srl Montevarchi Energie si trova a Montevarchi (Arezzo)

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27 Lo schema

28 I dati tecnici STC CASI PRODUZIONE ENERGIE ELETTRICA PRODUZIONE ENERGIE ELETTRICA E CALORE Soluzione impiantistica Biomassa solida 1 MWe Biomassa solida 1 MWe DATI DI INPUT Altezza sito mt slm Temperatura ambiente C Umidità relativa % NUOVO CENTRALE ELETTRICA COMBUSIBILE - BIOMASSA LEGNOSA - Range accettabile del potere calorifico medio (PCI) kcal/kg Potere calorifico medio considerato(pci) kcal/kg Umidità della biomassa (in peso) % Quantità di biomassa consumata kg/h Temperatura fumi uscita caldaia (prima del trattamento fumi) C 155 ± ± 15 Potenza combustibile introdotta kw Ore di funzionamento annue impianto ore/anno Ore di funzionamento annue Teleriscaldamento ore/anno NA 8000 RECUPERO TERMICO Potenza termica totale olio diatermico kw Temperatura acqua raffreddamento IN/OUT C 25/35 60/80 Potenza termica totale da dissipare kw Potenza termica utilizzata kw POTENZA ELETTRICA - Potenza elettrica ORC kwe Autoconsumi ORC kwe 36,0 50,0 - AUTOCONSUMI TOT. kwe 195,0 189,0 - Potenza elettrica netta autoprodotta kwe 805,0 811,0 - Energia elettrica netta autoprodotta kwhe/anno PRESTAZIONI IMPIANTO DI COGENERAZIONE Rendimento termico caldaia 88,0% 88,0% Rendimento elettrico lordo impianto 21,2% 17,1% Rendimento elettrico netto impianto 17,0% 13,9% Rendimento termico impianto 0,0% 70,2% Rendimento primo principio impianto 17,0% 84,0%

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30 Dal cantiere

31 Futuris - Gassificazione di piccola taglia e cogenerazione Società che opera unicamente nel campo delle rinnovabili con sede a Milano Impianto con 5 gassificatori da 180 kwe nominali in assetto cogenerativo L impianto si trova a Gorizia Z.I. Sant Andrea

32 Lo schema

33 Il gassificatore

34 Oltre ore anno di esercizio

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36 Riassumendo: l obbiettivo prioritario è massimizzare la produzione elettrica Impianto Tipo di biomassa Tecnologia Input (MWt) Output elettrico (Mwe) Rendimento elettrico (%) Dettagli E. Termica Output termico (MWt) Rendimento termico (%) Rendimento totale (%) BONOLLO ENERGIA cippato di legno, vinacce, vinaccioli, sanse, biomasse erbacee, ecc. Rankine vapore 49,980 9,326 18,7% Vapore saturo 4 bar 11,033 22,1% 40,7% DISTER ENERGIA cippato di legno, vinacce, Rankine vapore + potature, motori granaglie ed olio vegetale 82,100 33,600 40,9% Vapore saturo 8 bar + Acqua Calda/E. frigorifera 7,900 9,6% 50,5% MONTEVARCHI ENERGIA cippato di legno ORC 5,90 0,824 14,0% Acqua calda 63/53 C 3,96 67,1% 81,0% Gassificatore pellet Gassificazione + motori 2,895 0,900 31,1% Acqua calda 90/70 C 1,250 43,2% 74,3%

37 Riassumendo: l obbiettivo prioritario è massimizzare la produzione elettrica Impianto Tipo di biomassa Tecnologia Input (MWt) Output elettrico (Mwe) Rendimento elettrico (%) Dettagli E. Termica Output termico (MWt) Rendimento termico (%) Rendimento totale (%) BONOLLO ENERGIA cippato di legno, vinacce, vinaccioli, sanse, biomasse erbacee, ecc. Rankine vapore 49,980 9,326 18,7% Vapore saturo 4 bar 11,033 22,1% 40,7% DISTER ENERGIA cippato di legno, vinacce, Rankine vapore + potature, motori granaglie ed olio vegetale 82,100 33,600 40,9% Vapore saturo 8 bar + Acqua Calda/E. frigorifera 7,900 9,6% 50,5% MONTEVARCHI ENERGIA cippato di legno ORC 5,90 0,824 14,0% Acqua calda 63/53 C 1,58 26,8% 40,8% Gassificatore pellet Gassificazione + motori 2,895 0,900 31,1% Acqua calda 90/70 C 0,499 17,3% 48,3%

38 Considerazioni finali La cogenerazione rimane indiscutibilmente una priorità ma Spesso si punta soprattutto a massimizzare la produzione elettrica partendo da: a) biomassa disponibile b) relativo costo Solo dopo si valuta se si riesce a servire un utenza termica La cogenerazione risulta normalmente fattibile se l impianto a biomasse è di piccola taglia E se la gestione del combustibile non condiziona l intero progetto

39 DOMANDE? Dr. Ing. Roberto Fabbri STC S.p.A. Via A. Dragoni Forlì 31 anni di attività 177 impianti realizzati 1308 MW installati