Energia da biomasse legnose: tecnologie per la generazione distribuita sul territorio
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- Paolina Carlucci
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1 Energia da biomasse legnose: tecnologie per la generazione distribuita sul territorio Marco Baratieri CONVEGNO La gestione della fascia boschiva nel territorio pedemontano vicentino Vicenza:
2 Consumo e produzione di energia A L T O A D I G E C O N S U M O
3 Consumo e produzione di energia A L T O A D I G E P R O D U Z I O N E
4 Biomasse: potenzialitá M O N D O S C E N A R I Generazione di energia (TWh) [ Enea, 2010 ]
5 Biomasse: potenzialitá A L T O A D I G E A T T U A L E Migliaia di m Thousand of m³ per 3 / anno year Produzione Biomass biomassa coming da from local filiere energy locali chain Biomass richiesta demand di biomassa Domestic usi domestici requirements District teleriscaldamento heating Industrial industria sector Forest foreste sector Riparian vegetazione vegetation ripariale Agricultural residui agricoli residues
6 Biomasse: potenzialitá A L T O A D I G E U P G R A D E Migliaia di m Thousand of m³ per 3 / anno year Biomass biomassa coming da from local filiere energy locali chain upgrade Biomass richiesta demand di biomassa Domestic usi domestici requirements District teleriscaldamento heating Industrial industria sector Forest foreste sector Riparian vegetazione vegetation ripariale Agricultural residui agricoli residues
7 Biomasse: potenzialitá A L T O A D I G E U P G R A D E Migliaia di m Thousand of m³ per 3 / anno year Produzione Biomass biomassa coming da from local filiere energy locali chain Biomass richiesta demand di biomassa Domestic usi domestici requirements District teleriscaldamento heating Industrial industria sector Forest foreste sector Riparian vegetazione vegetation ripariale Agricultural residui agricoli residues
8 Biomasse: potenzialitá & tecnologie Tutti mi hanno consigliato di comprare una caldaia grossa o una casa piú piccola Cosí io ho fatto entrambe le cose!
9 Tecnologie di produzione Sistemi «tradizionali»: combustione Produzione di solo calore (10 MWt 100kWt) biomassa combustione fumi scambiatore trattamento fumi calore residui: - ceneri rete di teleriscaldamento
10 Tecnologie di produzione Sistemi «tradizionali»: combustione Cogenerazione (1 MWel 250 kwel) biomassa combustione fumi generatore di vapore trattamento fumi vapore residui: - ceneri turbina a vapore energia elettrica calore rete di teleriscaldamento COGENERAZIONE
11 Tecnologie di produzione Sistemi «tradizionali»: combustione Caldaia a carica dall alto potenzialitá combustibile kw cumuli di: - ciocchi - residui (cippato) scambiatore camera di post-combustione carica preparazione no zona di gassificazione aria primaria aria secondaria scarico fumi dispositivi per turbolenza scarico ceneri
12 Tecnologie di produzione Sistemi «tradizionali»: combustione Caldaia a carica dal basso potenzialitá kw scambiatore combustibile - cippato - pettets - residui tagliati - segature camera di post-combustione ciclone preparazione omogeneo in pezzatura aria secondaria scarico ceneri aria primaria carica
13 Tecnologie di produzione Sistemi «tradizionali»: combustione Caldaia a griglia potenzialitá > 1 MW scambiatore combustibile - cippato - pettets - residui tagliati - segature camera di post-combustione ciclone preparazione omogeneo in pezzatura aria secondaria scarico ceneri carica aria primaria griglia
14 Tecnologie di produzione Sistemi «tradizionali»: combustione Caldaia «a sigaro» (per biomasse erbacee) potenzialitá combustibile preparazione > 2 MW biomasse erbacee (paglia) in «balle» carica ( balle ) scambiatore griglia griglia di di post-combustione fumi aria
15 Tecnologie di produzione Sistemi «tradizionali»: combustione Caldaia per biomasse polverizzate potenzialità combustibile preparazione 0,5-50 MW residui di lavorazione (trucioli, segatura ) triturazione bruciatore carica aria primaria aria terziaria aria secondaria ricircolo scarico ceneri
16 Tecnologie di produzione Sistemi «tradizionali»: combustione Combustore a letto fluido potenzialità combustibile preparazione > 10 MW - cippato - residui tagliati triturazione Fumi aria aria carica carica carica aria aria aria Letto fluido bollente con scambiatore Letto fluido bollente a stadi senza scambiatore
17 Tecnologie di produzione «Upgrade»: gassificazione Cogenerazione (1MWel 50kWel) biomassa gassificazione syngas trattamento syngas motore a comb. Int. residui - tar - char - ceneri energia elettrica calore UPGRADE COMBUSTIBILE COGENERAZIONE rete di teleriscaldamento
18 Tecnologie di produzione «Upgrade»: gassificazione biomassa gassificazione syngas trattamento syngas motore a comb. Int. residui - tar - char - ceneri energia elettrica calore UPGRADE COMBUSTIBILE COGENERAZIONE
19 Tecnologie di produzione «Upgrade»: gassificazione VANTAGGI RISPETTO A biomassa gassificazione syngas TRASPORTO E DISTRIBUZIONE trattamento syngas RENDIMENTO DI COMBUSTIONE [ LIQUIDO ] Vs [ SOLIDO ] [ GAS ] motore a comb. Int. [ LIQUIDO ] Vs [ SOLIDO ] [ GAS ] UPGRADE COMBUSTIBILE residui - tar - char - ceneri EMISSIONI TAGLIA / RENDIMENTO UTILIZZO DEL GAS energia elettrica CONTROLLO MIGLIORE MOTORI C.I. TURBINE A calore GAS SISTEMI AD ELEVATA EFFICIENZA COGENERAZIONE PRODUZIONE DI LIQUIDI
20 Tecnologie di produzione «Upgrade»: gassificazione gassificante gassificante gassificante
21 Tecnologie di produzione «Upgrade»: gassificazione BFB letto fluido bollente CFB letto fluido ricircolato EF
22 Tecnologie di produzione «Upgrade»: gassificazione Cogenerazione (1MWel 50kWel) 1) Motore alternativo (Layout 1) 2) Turbina a gas (CCGT) (Layout 2) 3) Cella a combustibile (Layout 3)
23 Tecnologie di produzione «Upgrade»: gassificazione Cogenerazione (1MWel 50kWel) 100% 30 % - teorico! 80% Layout 1 Layout 3 Bisogna tener conto di: 60% 40% 30 % 20% Layout 2 Layout 3 Layout 1 Layout 2 - rendimento di conversione (scostamento dall equilibrio termodinamico) - perdite e autoconsumi 0% rendimento Global efficiency totale rendimento elettrico Electric efficiency = 25 %
24 Tecnologie di produzione «Upgrade»: gassificazione Cogenerazione (1MWel 50kWel) Elementi di criticitá variabilitá del combustibile (umiditá, pezzatura ) elevate temperature e ambiente chimico aggressivo pulizia del syngas sistemi di cogenerazione Conseguenze-interazioni gassificatore poco versatile (automazione spinta) problemi di durabilitá, per fenomeni di corrosione ed usura del reattore (leghe metalliche speciali) affidabilitá perdita di efficienza costi di esercizio (smaltimento condensati, tar) affidabilitá del sistema
25 Casi studio: teleriscaldamento Impianti di teleriscaldamento a biomassa in Alto Adige (2008) Fonte: Ufficio Risparmio Energetico Provincia Bolzano
26 Casi studio: teleriscaldamento MONITORAGGIO
27 Casi studio: teleriscaldamento MONITORAGGIO riduzione della temperatura miglioramento efficienza media della rete teleriscaldamento -10 C rete +1-2 % rendimento elettrico ORC
28 Casi studio: gassificazione Impianti di gassificazione a biomassa in Alto Adige (2012) tipo 1 tipo 2 tipo 3 tipo 4 tipo 5 Fonte: TIS-Innovation Park, Bolzano
29 Casi studio: gassificazione MONITORAGGIO cippato filtro scambiatore elettricitá reattore syngas calore motore coclea aria ventilatore
30 Casi studio: gassificazione CARATTERIZZAZIONE PROCESSO
31 Casi studio: gassificazione VALUTAZIONI TECNICO-ECONOMICHE 350,0 Potenza termica [kw] 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0, Ore di funzionamento [h]
32 Casi studio: gassificazione VALUTAZIONI TECNICO-ECONOMICHE Flussi di cassa attualizzati isolamento: 0 cm isolamento: 5 cm isolamento: 15 cm con incentivi senza incentivi Tempo (anni)
33 Casi studio: gassificazione VALUTAZIONI TECNICO-ECONOMICHE Ricavi [ /kw el ] Calore utile / calore generato (%) calore senza incentivi elettricitá incentivo base Parameter Value IC, gasifier + engine [ /kw el ] 4500 IC, engine [ /kw el ] 500 maintenance cost [ /kwh el ] biomass cost [ /t] 165 base incentive [ /kwh el ] cogeneration bonus [ /kwh el ] heat valorization [ /kwh th ] electricity revenue (GSE)* [ /MWh el ] real interest rate [%] 3.00
34 CONVEGNO La gestione della fascia boschiva nel territorio pedemontano vicentino Vicenza: Grazie per l attenzione! Energia da biomasse legnose: tecnologie per la generazione distribuita sul territorio Marco Baratieri
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