Impianto di cogenerazione, teleriscaldamento e telerefrigerazione alimentato a biomasse legnose vergini

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Francesca Meloni
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1 Impianto di cogenerazione, teleriscaldamento e telerefrigerazione alimentato a biomasse legnose vergini Dott. Ing. Antonio Matucci Dott. Ing. Marco Frittelli CRIT SRL Sesto Fiorentino (FI) ENERGIE RINNOVABILI: TECNICHE E POTENZIALITA PADOVA, 21 GIUGNO 2007

2 L impianto di Calenzano Combustione di biomassa cippata con produzione di energia elettrica (ciclo ORC) e recupero termico per teleriscaldamento e refrigerazione

3 Sostenibilità dell'intervento Lo smaltimento del materiale legnoso di scarto delle aziende agricole può essere rivalutato dalla filiera energetica delle biomasse; la valorizzazione dei materiali boschivi facilita la preservazione e la tutela dei boschi (maggior sicurezza anche ai fini di incendio), nonché agevola il turismo ambientale che può usufruire di ambienti naturali più accessibili; la filiera delle biomasse apporta occupazione nei territori ad alto rischio di spopolamento come le comunità montane; è possibile intervenire sul territorio con corrette opere di riforestazione che permettono di recuperare terreni altrimenti abbandonati per destinarli alla produzione di biomasse.

4 Sostenibilità dell intervento Dimensionamento dell impianto sulla base della possibilità di pieno sfruttamento del combustibile biomassa, ovvero sulle richieste locali di energia termica ed eventualmente frigorifera; dimensionamento sulla disponibilità locale di biomassa (20% dell effettiva disponibilità accertata nel raggio di 50 km); minimo impatto sull ambiente con particolare riferimento alle emissioni in atmosfera; minimo impatto sulla viabilità locale; impiego di tecnologie provate ed affidabili; monitoraggio e controllo delle prestazioni ambientali a garanzia della corretta gestione dell impianto.

Caratterizzazione della biomassa Alimentazione impianto Fabbisogno biomassa annua 9.000/12.

5 Caratterizzazione della biomassa Alimentazione impianto Fabbisogno biomassa annua 9.000/ t/anno Fabbisogno biomassa giornaliero t/gg Funzionamento 24 h/gg Periodo di fermo annuo 30 gg circa % media di umidità legname 30% Tipologia biomasse: da potature di verde urbano t/anno da gestione forestale t/anno da manutenzione corsi d'acqua t/anno da manutenzione verde privato 500 t/anno da scarti agricoli (potature ulivo) t/anno Specie Faggio Abete Residui misti Umidità Peso di 1 m 3 Contenuto Contenuto energetico energetico [%] [kg] [kj/kg] [kwh/kg] , , , ,6 40 Variabile ,7 Secco Variabile ,7

6 Problemi e scelte effettuate MICROCOGENERAZIONE potenza elettrica non superiore ad 1 MW e potenza termica immessa inferiore a 6 MW Vantaggi e svantaggi possibilità di accedere al regime di scambio dei certificati verdi; regime di norme autorizzative semplificate per l istallazione; limitato numero di soluzioni impiantistiche possibili sulla base di un analisi costi benefici; necessità di un grado di automazione elevato; costi di realizzazione e di gestione più elevati se rapportati al kw installato rispetto ad impianti di grandi dimensioni.

7 Filiera di trattamento Conferimento e stoccaggio della biomassa Area stoccaggio biomassa legnosa pezzatura media e grossa Trattamento meccanico mediante cippatrice Area stoccaggio cippato sotto copertura Silo di cippato con rastrelli per dosatura ed alimentazione impianto Ciclo termico con produzione di energia elettrica Bruciatore a griglia mobile di potenzialità in ingresso massima pari a 5,9 MW Caldaia a recupero ad olio diatermico di potenzialità resa pari a 4,5 MWt con economizzatore Turbogeneratore ORC a ciclo Rankine con fluido organico per la produzione di 800 kwel ENERGIA TERMICA RECUPERATA (pari a circa 3,5 MWt) Trattamento fumi: Ciclone depurazione dei gas di combustione Maniche di abbattimento polveri Camino ENERGIA ELETTRICA PRODOTTA (pari a circa 0,79 MWe) destinata alla rete di teleriscaldamento, sotto forma di acqua calda / surriscaldata Utilizzata per la centrale ed immessa per le eccedenze nella rete ENEL

8 Schema di impianto

9 Impianto

10 Dimensioni dell intervento Potenzialità massima dell impianto (MCR) Potenzialità termica in ingresso MW 5,9 Potenzialità elettrica generata MW 0,86 Potenzialità termica al teleriscaldamento MW 3,9 Portata fumi al camino N m 3 /h (wet) N m 3 /h (dry) Contenuto di O2 nei fumi % 8 Portata fumi di ricircolo N m 3 /h (dry) Ciclo medio annuo di funzionamento - stima Ore di funzionamneto annuo h Quantità annua di biomassa t/anno Energia annua immessa GJ/anno Produzione annua di energia elettrica MWh Energia termica al teleriscaldamento MWh

COMBUSTIBILE Alimentazione impianto Efficienza energetica Fabbisogno biomassa annua 9.000/12.

11 COMBUSTIBILE Alimentazione impianto Efficienza energetica Fabbisogno biomassa annua 9.000/ t/anno Fabbisogno biomassa giornaliero t/g Funzionamento 24 h/g Periodo di fermo annuo (manutenzioni 30 gg circa ordinarie/straordinarie) % media di umidità legname 30% Tipologia biomasse: - da potature di verde urbano T/anno - da gestione forestale T/anno - da manutenzione corsi d'acqua T/anno - da manutenzione verde privato 500 T/anno - da scarti agricoli (potature ulivo) T/anno Produzione di E.E. e recupero di E.T. PRODUZIONE Energia elettrica prodotta MWh/anno 4.704,0 Autoconsumi MWh/anno 705,6 Energia elettrica immessa nella rete nazionale MWh/anno 3.998,4 Energia termica recuperata MWh/anno ,4

12 Efficienza energetica CALCOLO RISPARMIO ENERGETICO sulla produzione di energia elettrica Produzione di energia ELETTRICA Potenza continua in esercizio 800 kw Potenza impegnata per ausiliari e autoconsumi 120 kw Potenza UTILE (al netto aux) in cond. ISO 680 kw ore annue di funzionamento h/y Produzione di energia elettrica utile MWh/y Consumo evitato di energia primaria 880 TEP/anno

13 Efficienza energetica CALCOLO RISPARMIO ENERGETICO sul recupero termico Energia TERMICA (acqua calda per riscaldamento, usi sanitari e condizionamento estivo, distribuita mediante rete di teleriscaldamento) Recupero termico medio kwt Energia termica recuperabile MWht/anno Rendimento caldaie esistenti 85% Energia termica annua risparmiata GJ/anno Consumo evitato di energia primaria TEP/anno CONSUMO EVITATO DI ENERGIA PRIMARIA (Combustibili Fossili) TEP/anno ENERGIA PRIMARIA INTRODOTTA (Biomassa) TEP/anno RIDUZIONE COMPLESSIVA DEL FABBISOGNO ENERGETICO 175 TEP/anno

Impianto di cogenerazione e teleriscaldamento/telerefrigerazione alimentato a

la protezione della salute Media oraria umana (DM 60/02) 200 µg /m3 Valore

14 Impianto di cogenerazione e teleriscaldamento/telerefrigerazione alimentato a biomasse legnose vergini Impatto ambientale Inquinante NO2 Valore limite per la protezione della salute Media oraria umana (DM 60/02) 200 µg /m3 Valore limite per la Media annuale protezione della salute delle medie orarie umana (DM 60/02) 40 µg /m3 dal dal Valore massimo in prossimità dei centri urbani Valore massimo in prossimità dell impianto 26,64 56,10 0,59 4,45

15 Impatto ambientale Emissioni concentrate in un punto, ma disperse in maniera efficace in una area estesa (installazione di camino di 24 m di altezza) Emissione inquinanti - Riduzione di CO 2 Risparmio di energia primaria da comb. fossili TEP/anno Risparmio di consumo di metano mc/anno Risparmio di CO 2 in peso t/anno di CO 2 Emissioni sostituite derivanti da: mancato funzionamento delle centrali termiche a gas metano e a gasolio presenti sul territorio per la produzione degli stessi quantitativi di calore; mancato consumo elettrico di apparecchiature ausiliarie per il funzionamento delle centrali termiche locali (pompa ricircolo caldaia, bruciatore,..); produzione degli stessi quantitativi di energia elettrica con centrali tradizionali; combustione incontrollata della biomassa legnosa raccolta dalle aziende agricole; incendi indesiderati derivanti da tali sistemi di combustione incontrollata e dalla mancanza di manutenzione del patrimonio boschivo.

16 Rete di teleriscaldamento La centrale a biomassa alimenta una rete di teleriscaldamento in acqua calda (a circa C) del tipo ramificato a due tubi con condotte precoibentate interrate. La rete è a servizio di una molteplicità di utenze pubbliche e private. L acqua calda viene recuperata dal condensatore del ciclo ORC ed ulteriormente riscaldata dal circuito olio diatermico. In periodo estivo la stessa rete alimenta una centrale con gruppo ad assorbimento da 1500 kw (Università + Comparto 40 PR). Piscina Palazzetto Polo scolastico Mascagni Università Comparto 40 PR Comparto 38 C Comune vecchio e nuovo 400 kw 465 kw 650 kw 800 kw 1500 kw 500 kw 200 / 200 kw Rete principale 3000 m Rete principale 3000 m Reti secondarie 1400 m

17 Il tracciato della rete

18 Costi FPO RETE DI TLR E SOTTOCENTRALI E CENTRALE DI POMPAGGIO IMPIANTI MECCANICI ,28 IMPIANTI ELETTRICI ,30 IMPIANTI DI SUPERVISIONE E CONTROLLO ,01 OPERE CIVILI ,82 LAVORI IN TERRA ,89 TOTALE APPALTO DEI LAVORI ,30 COSTI DELLA SICUREZZA ,00 FPO CENTRALE COGENERAZIONE: IMPIANTI, MACCHINARI E OPERE DI BONIFICA TERRENO E EDILIZIE IMPIANTI MECCANICI ,38 IMPIANTI ELETTRICI ,51 IMPIANTI DI SUPERVISIONE E CONTROLLO ,00 OPERE CIVILI ,33 LAVORI IN TERRA (Compreso spostamento fosso) ,78 TOTALE APPALTO DELLE FORNITURE ,00 COSTI DELLA SICUREZZA ,00

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