De re rustica- Energia, Innovazione e Governance Biomasse: Tecnologie di conversione termochimica nel panorama nazionale Roma 25 ottobre 2011 Ing. Giacobbe BRACCIO (e-mail: giacobbe.braccio @ enea.it ) Tel 0835-974387
Piano di azione nazionale per le energie rinnovabili 0,4 Mtep (4,84) BIOMASSE 2005 2020 Elettricità 1,8 Mtep (20% di 9,12 Mtep ) 1,65 Mtep (1,91) Riscaldameno / raffrescamento 5,5 Mtep ( 60% di 9,52 Mtep) 0,2 Mtep Biofuels lordi 2,5 Mtep 2,25 Mtep TOTALE BIOMASSE 9,8 Mtep 6,94 Mtep TOTALE FR x ob. 17% 22,3 Mtep
Trasformazioni energetiche Biomassa TERMOCHIMICI BIOLOGICI ESTRAZIONE OLI combustione gassificazione pirolisi digestione anaerobica syn-gas fermentazione alcolica esterificazione CALORE bio-olio syn-gas carbone bio-gas etanolo biodiesel 3
Prodotti da conversione termochimica Combustione Calore Caldaia Motore Elettricità CHP Gassificazione Syngas Turbina Pirolisi Bio-olio Stoccaggio Prodotti Chimici
EURO/MWh Combustione biomasse Costo di esercizio relativo ai diversi combustibili (riferito al calore utile) 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 gasolio metano GPL legna cippato pellet 5
Combustione biomasse per piccoli generatori -attività ENEA Combustione biomasse TEST DI SISTEMA IN FUNZIONE DELLE DIVERSE TIPOLOGIE DI BIOMASSE ED ALLA INTEGRAZIONE CON CALDAIE A RECUPERO. IMPLEMENTAZIONI DI SISTEMA PER MIGLIORARE IL RENDIMENTO; SVILUPPO DI COMPONENTI PER IL CONTENIMENTO DELLE EMISSIONI; MESSA A PUNTO DI PROCESSI DI PRETRATTAMENTO DELLE BIOMASSE RESIDUALI;
Proprietà di alcune biomasse Tipo P.C.I. [MJ/kg] ss Densità [kg/m³] Densità energetica [GJ/m³] Dimensioni tipiche [ø mm] Ceneri Legno catasta 17-19 280-600 4,4-9,3 50-250 0,1-3 Cippato 17-19 200-300 3,1-4,7 5-30 0,1-3 Segatura 17-19 170-250 2,6-3,5 0,1-0,5 0,1-3 Paglia di frumento 17,6 40-350 0,6-5,2 2-5 7-9 Stocchi di tabacco 17,8 40-70 0,6-1 2-5 2-3 Potatura di olivo 17,8 90-200 1,4-3 10-80 4-5 Lolla di riso 18 110-130 1,6-1,9 2-4 16-19 Sansa esausta 19,7 400-500 6,6-8,4 0,1-4 4-6 Potere calorifico di alcuni combustibili tradizionali [MJ/kg]: [%] Gasolio 42 Gas naturale 48 Carbone 29 ss Idrogeno 120 7
Bioenergie Focus 2.500 bioenergie Potenza Eff. Lorda (MW) 800 nel Numero Impianti settore elettrico (2010) Bioenergie 740 202 Potenza Eff. Lorda (MW) 2.500 Numero Impianti 2.019 2.352 2.019 1.337 669 700 2.019 419 1.256 1.192 1.200 1.555 1.086 352 500 600 303 312 1.000 892 1.337 419 1.256 257 267 275 740 1.555 685 1.192 1.200 225 500 202 400 1.086186 1.337 352 419 1.256 500 1.192 1.200 303 312 400 892 1.086 352 257 267 275 300 303 312 892 225 257 267 275 300 740 685 0 225 202 200 186 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 200 2.000 1.500 1.000 500 0 2.000 1.500 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 97 N impianti 97 Potenza Eff. Lorda (MW) N impianti 138 451 N impianti Numero Impianti 4.308 669 2.352 2.352 800 Legenda Biomasse* Biogas Bioliquidi 138 1.555 4.308 700 600 100 100 0 0 Potenza (MW) Potenza (MW) 508 601 800 508 601 3.078 Legenda 2.054 2.054 2.709 1.505 1.958 2.709 Produzione lorda rinnovabile (GWh) Produzione lorda rinnovabile (GWh) Produzione lorda (GWh) 3.587 3.587 Biomasse* Biogas Bioliquidi 138 * Inclusa la parte biodegradabile dei rifiuti 4.308 669 Potenza (MW) 700 600 500 400 300 200 100 508 601 3.078 Legenda 1.243 0 2.054 Produzione lorda rinnovabile (GWh) 2.709 1.505 1.958 2.054 5.966 5.107 5.257 4.499 4.675 5.966 1.505 1.958 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Produzione (GWh) 7.557 3.078 9.440 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2.054 5.966 9.440 5.107 5.257 4.499 4.675 7.557 3.587 5.107 5.257 4.499 4.675 Biomasse* Biogas Bioliquidi 2.054 Produzione (GWh) Produzione (GWh) 3.078 4.308 7.557 3.078 9.440 451 * Inclusa la parte biodegradabile dei rifiuti 3.078 1.243 4.308
Energia elettrica da biomasse lignocellulosiche necessità annua biomassa (tonnellate di sostanza secca) 400 800 4.000 8.000 20.000 40.000 80.000 400.000 combustione con turbina ORC gassificazione a letto fisso/mci gassificazione a letto fluido con MCI combustione con turbina a vapore 50 100 500 1.000 2.500 5.000 10.000 50.000 potenza (kw el ) 9
Energia termica ed elettrica da biomasse Tecnologie per impianti cogenerativi distribuiti MCI a biocombustibili liquidi (biodiesel, bioetanolo, olii vegetali tal quali) MCI accoppiati a gassificatori (syngas) o digestori (biogas) Turbine e microturbine a gas TG Cicli a vapore Motori Stirling Cicli ORC Motori a vapore (Spilling) Motori a ciclo Brayton Etcc.
Ciclo ORC Ciclo Rankine a fluido organico Potenza: Funzionamento: Condizioni di esercizio: 30 2000 kw el Ciclo Rankine con fluido di lavoro organico e fluido termovettore di scambio termico con caldaia pressione fino a 25 bar, temperature max di esercizio fino a 310 C efficienza elettrica: 18 20% efficienza: fino a 75 %
Fluid bed gasifier Guessing (Austria) Location Type, Capacity Biomass feed Status Guessing 8 MW th, 2 MW el wood chips Operativo Oberwart 8,5 MW th, 2,7 MW el wood chips Operativo Villach 15 MW th, 3,7 MW el wood chips In fase di progettazione Klagenfurt 25 MW th, 5.5 MW el wood chips In fase di progettazione Ulm, DE 15 MW th 5.3 MW el wood chips In costruzione Geislingen, DE 10 MW th 3.3 MW el wood chips In fase di progettazione 12
Impianto di steam gasitification (Austria) Reattore gassificazione a vapore, potenza 500 kwt. gassificatore a letto bollente con circolazione interna (FICFB) gas prodotto nitrogen free letto catalitico Characteristics of the gas Gaseous products without catalyst. With catalyst. dati sper. CO 2 CO 21 % vol 25 % vol 11 % vol 33 % vol 21 % vol 20 % vol CH 4 10 % vol 0 % vol 20 % vol Internamente ricircolato con separazione della zona di combustione da quella di gassificazione H 2 39 % vol 53 % vol N 2 3% 3% C 2 H 6, 2 % vol 0 % vol PCI 33 % vol 6 % vol 0.2 % vol 11400 KJ/Nmc 13
Tecnologie e servizi avanzati presso i laboratori ENEA Il Centro Ricerche di Trisaia Piattaforma sperimentale impianti di gassificazione Gassificatore a letto fluido interconnesso 1,3 MW t Gassificatore a letto fisso controcorrente 150 kw t letto fisso P= 30-80 KWe Cella a combustibile a carbonati fusi 125 kw e Gassificatore a doppio letto fluido a vapore 500 kw t
Facility alla gassificazione di biomasse per co/tri-generazione IVECO 82100 2200giri/min 40kWe MCFC 125kWe Turbec T100 100kWe + 165kW risc o 95kW raffr
BRISK project (7FP) BRISK project (7FP) The European Research Infrastructure for Thermochemical Biomass Conversion The BRISK initiative will integrate networking activities to foster a culture of co-operation between the participants in the project, and the scientific communities benefiting from access to the research infrastructures, with the pursuit of joint research activities, and facilitate transnational access by researchers to one or more infrastructures among those operated by participants. 4 years project (kick off on 1 october 2011) Total value 9 Ml As answer to the call FP7-INFRASTRUCTURES-2011-1 (Research Infrastructures for thermo-chemical biomass conversion) of july 2010.
Partnership of the BRISK PROJECT The COORDINATOR
FINE PRESENTAZIONE 18