Energia dalle Biomasse - Parte A

Documenti analoghi
Energia dalle Biomasse - Parte A

Energia dalle Biomasse - Parte A

Energia dalle Biomasse - Parte C

Le tecnologie per la conversione delle biomasse

Energia dalle Biomasse - Parte B

Stato Attuale e Prospettive nella Produzione di Energia da Biomassa

Pellet da sansa e residui di potature: aspetti tecnici e qualità

Il biogas: situazione e prospettive in Italia

Agripellet quale soluzione per il riutilizzo

ENERGIA DALLE BIOMASSE. Prof. M.Torella

ENERGIA DALLE BIOMASSE. Prof. M.Torella

LE POTENZIALITA DELLE BIOMASSE NEL PANORAMA URBANO

1000+ Il Biogas.

Agripellet quale soluzione per il riutilizzo energetico dei sottoprodotti agricoli

L ENERGIA DELLE BIOMASSE

LE BIOMASSE ENERGETICHE E IL TERRITORIO: UN CONNUBIO INEVITABILE

PRODUZIONE DI ENERGIA DALLE BIOMASSE E DAI RIFIUTI

Filiere agro-energetiche aziendali: casi concreti e indirizzi progettuali

Le attività di ricerca dell ENEA su biomasse e bioenergie

20 - DATI 2014 SULLA PRODUZIONE E GESTIONE DEI RIFIUTI URBANI DELLA REGIONE SARDEGNA

LE BIOMASSE PER L ENERGIA

LA PRODUZIONE DI BIOGAS DAGLI SCARTI DELLA GDO: PRIME VALUTAZIONI RIFERITE ALLA REALTÀ PIEMONTESE. P. Balsari D. Cuk

L impatto territoriale e ambientale delle centrali a biomassa

LA FILIERA AGRO-ENERGETICA DA COLTURE DEDICATE: ANALISI TERMO-ECONOMICA DI SISTEMI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA. Mirko Morini, Ph.D.

L energia da biomasse e biogas nel mix energetico Alessandro Casula

Biocarburanti avanzati: la ricerca eni

CONVERSIONE TERMOCHIMICA

Vito Pignatelli, Vincenzo Alfano ENEA, Unità Tecnica Fonti Rinnovabili

Biomasse residuali destinate all impiego per la produzione di energia

PELLETS PER RISCALDAMENTO DOMESTICO

Le principali tipologie di biomassa utilizzabili per la produzione di energia sono:

Le caratteristiche qualitative di un pellet certificato ENplus.

PARTE PRIMA. Elementi e caratteristiche dei piccoli impianti

FASE B. Definizione delle attività di R&S

Mirko Morini, Michele Pinelli

Il Teleriscaldamento: Un esempio virtuoso di utilizzazione della biomassa legnosa. Roma 6 Febbraio 2015 Walter Righini

{Azoto ENERGIE RINNOVABILI. Le agroenergie: scenario italiano : prospettive sostenibili in Italia. Luigi Bodria

CONVEGNO KYOTO: CLIMA ENERGIA ECONOMIA. Gela aprile 2008 NUOVE TECNOLOGIE PER LA VALORIZZAZIONE ENERGETICA DELLE BIOMASSE

Gassificazione e motore Stirling L'esperienza dell'impianto di Castel d'aiano

Combustione di sarmenti di vite e cippato forestale: emissioni da una caldaia da 50 kw dotata di elettrofiltro

La valutazione delle emissioni evitate

CARATTERIZZAZIONE AGRONOMICA E TEST DI FITOTOSSICITA DI BIOCHAR OTTENUTI DA GASSIFICAZIONE PIROLITICA DA DIFFERENTI BIOMASSE VEGETALI

Caldaie a biomassa. Per Ambienti domestici Grandi ambienti. Riscaldamento a Chips di legna Pellet di legna. energie rinnovabili

I Processi Termochimici

G.B. Zorzoli ISES ITALIA L USO DI BIOMASSE A FINI ENERGETICI. Porretta Terme,

AGRICOLTURA: ENERGIA DEL FUTURO

UTILIZZO DELLE BIOMASSE PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA NEL TERRITORIO MANTOVANO

Bioenergie: la sfida dell Italia tra ricerca, imprenditoria e policy Roma, 2 Ottobre 2008

Transcript:

Tecnologie delle Energie Rinnovabili Energia dalle Biomasse - Parte A Daniele Cocco Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Chimica e dei Materiali Università degli Studi di Cagliari daniele.cocco@unica.it http://people.unica.it/danielecocco/ A.A. 2015-2016

Le Biomasse Specie arboree ed erbacee derivanti da coltivazioni agricole e forestali; Residui agricoli e forestali (paglie, potature, ramaglie, cortecce, etc.); Residui agro-industriali (vinacce, sanse, scarti vegetali, etc.); Residui zootecnici (pollina, deiezioni animali, etc.); Frazione organica dei rifiuti solidi urbani (la cosiddetta Frazione Umida o FORSU). Biomasse Residuali Coltivazioni Energetiche

Biomasse ed effetto serra Energia solare CO 2 Acqua Nutrienti Fotosintesi Biomassa Ossigeno Il bilancio teorico della CO 2 è in pareggio! Conversione Energia CO 2 Ceneri

La sostenibilità della filiera Combustibili Fertilizzanti, sementi, ecc. Combustibili Combustibili, energia el. Materiali, ecc. Energia solare Coltivazione biomassa Trasporto prodotto Conversione industriale Energia utile Residui Emissioni Emissioni Sottoprodotti Emissioni Occorre valutare con attenzione il bilancio energetico e ambientale dell intera filiera!

Il Processo di Fotosintesi Radiazione non attiva Energia Riflessa Energia Persa 100% Radiazione solare incidente 50% 50% Radiazione attiva per la fotosintesi 20% 80% Energia solare assorbita 70% 30% Energia convertita Consumo interno 60% Energia netta Rendimento teorico fotosintesi 0,5 0,8 0,3 0,6=0,072 40%

I processi di conversione Tipologia del Rapporto Processo di Umidità Processo C/N conversione Biochimico <30 >30% Fermentazione Digestione anaerobica Digestione aerobica Termochimico >30 <30% Combustione Gassificazione Pirolisi Fisico-chimico - - Estrazione di oli Transesterificazione Compattazione Prodotto principale Bioetanolo Biogas Energia termica Energia termica Gas di sintesi Gas di pirolisi, biooli Olio vegetale grezzo Biodiesel Pellets

Le filiere di conversione Processi termochimici Combustione Gassificazione Pirolisi Energia da biomasse Biocombustibili Etanolo Olio vegetale Biodiesel Digestione anaerobica Biogas

Usi attuali delle Biomasse Fonte: IEA, 2014

Le Biomasse nella UE

Biomasse elettriche

Energia Elettrica Italia 2012

Le Biomasse in Italia Impianti di generazione elettrica (esclusi impianti di co-combustione) Fonte: GSE, Biomasse Rapporto Statistico 2009

Impianti operativi in Sardegna (31.12.2012) Impianti di co-combustione carbone-biomasse (Enel ed EoN)

Impianti operativi in Sardegna (31.12.2012) Centrale a biomassa di Serramanna (Sardinia Bio Energy)

Impianti operativi in Sardegna (31.12.2012) Diversi impianti a biogas da circa 1 MWe

Impianti operativi in Sardegna (31.12.2012) Un grande impianto (36,5 Mwe) ad olio vegetale ad Ottana

Energia Termica Italia 2008 Circa 1% dei consumi finali Fonte: IEA, 2010

Attenzione alle statistiche! Fonte: ARPAL, 2007

La Direttiva 20-20-20 Entro il 2020 l UE dovrà ridurre del 20% le emissioni di gas serra, ridurre del 20% i consumi finali di energia e aumentare al 20% il contributo delle FER sui consumi finali (di cui il 10% nei trasporti), rispetto ai valori del 2005.

Settore dell Energia Elettrica Dal Piano di Azione Nazionale sulle FER (Giugno 2010)

Settore dell Energia Elettrica Le biomasse dovranno aumentare di oltre 2,5 volte rispetto al 2005 (di circa 2 volte rispetto ad oggi)

Riscaldamento e Raffrescamento La produzione dovrà crescere di 5 volte (circa 3 volte rispetto ad oggi) e il maggiore contributo è previsto derivare dalle biomasse, dalle Pompe di Calore e dal Solare

Settore dei Trasporti Il consumo da FER dovrà crescere di circa 10 volte (circa 3-4 volte rispetto ad oggi) e il maggiore contributo deriverà dai biocombustibili (ovvero Biodiesel e Bioetanolo)

Potenzialità in Sardegna Coltivazioni Energetiche (oleaginose)

Potenzialità in Sardegna B.1 Sassari; B.2 Olbia-Tempio; B.2 B.3 Nuoro; B.1 B.4 Ogliastra e Cagliari; B.3 B.5 Cagliari Residui da Vite e Ulivo B.4 Bacino Residuo prodotto tal quale (t/anno) Potenza termica (MW t ) B.5 B.1 21.445 10,8 B.2 9.523 4,8 B.3 23.560 11,8 B.4 16.233 8,1 B.5 22.825 11,4

Potenzialità in Sardegna B.1 Carbonia-Iglesias e Cagliari; B.3 B.2 Oristano, Medio Campidano e Carbonia-Iglesias; B.3 Olbia-Tempio; B.4 Ogliastra. B.4 Bacino t/anno (tal quale) Potenza elettrica MW e B.1 15.653 1,84 B.2 12.293 1,45 B.3 16.818 1,98 B.4 19.932 2,34 B.2 B.1 Biomasse Forestali

Potenzialità in Sardegna Reflui da Allevamenti Suini e Bovini

Proprietà delle biomasse Umidità (sul secco o sul tal quale) Potere calorifico inferiore e superiore Composizione chimica (elementare e immediata) Densità (volumica ed energetica) Composizione e comportamento delle ceneri Contenuto di olio (oleaginose) e di zuccheri (zuccherine)

Proprietà dei biocombustibili Le proprietà sono determinate con riferimento a: Acqua Ceneri Materia combustibile (C, H, O, N, S, etc. Sul secco e privo di ceneri Sul secco Sul tal quale

Caratterizzazione del legno

Caratterizzazione del legno m 3 i, Metro cubo impilato o stero (circa 0,7 m 3 ), ovvero 0,3-0,5 t m 3 m, Metro cubo sul mucchio (circa 0,5 m 3 ), ovvero circa 0,15-0,25 t

Composizioni tipiche C H O N S Cl Ceneri PCI 0 (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (MJ/kg) Legna di abete 49,00 5,98 44,75 0,05 0,01 0,01 0,2 18,74 Legna di pioppo 48,45 5,85 43,69 0,47 0,01 0,10 1,43 18,19 Legna di faggio 51,64 6,26 41,45 - - - 0,65 18,63 Legna di quercia 49,98 5,38 43,13 0,35 0,01 0,04 1,61 18,33 Legna di eucaliptus 49,00 5,87 43,97 0,30 0,01 0,13 0,72 18,23 Paglia di frumento 43,20 5,00 39,40 0,61 0,11 0,28 11,40 16,49 Paglia di riso 41,78 4,63 36,57 0,70 0,08 0,34 15,90 15,34 Stocchi di mais 43,65 5,56 43,31 0,61 0,01 0,60 6,26 16,52 Residui potatura vite 47,14 5,82 43,03 0,86 0,01 0,13 3,01 17,86 Residui potatura mandorlo 51,30 5,29 40,90 0,66 0,01 0,04 1,80 19,93 Lolla di riso 40,96 4,30 35,86 0,40 0,02 0,12 18,34 15,27 Gusci di mandorla 44,98 5,97 42,97 1,16 0,02-5,60 18,17 Noccioli pesca 53,00 5,90 39,14 0,32 0,05-1,59 19,62 Noccioli oliva 48,81 6,23 43,48 0,36 0,02-1,10 21,12 Sanse esauste 32,73 5,29 37,82-0,64-12,52 15,50

Composizioni tipiche Umidità Potere calorifico Densità apparente (%) PCI (MJ/kg) (kg/mci) (kg/mcm) Faggio fresco 50 7,9 669 464 Faggio essiccato 35 11,1 608 375 Faggio essiccato all aria 18 14,6 482 283 Abete fresco 50 8,1 517 332 Abete essiccato 35 436 265 11,3 naturale Abete essiccato all aria 18 14,9 345 202 Pellet 10 17,0-600 Segatura 10 17,0-202 Trucioli 10 17,0-120 Paglia frumento (balle) 15 14,4 135 - Paglia colza (balle) 15 14,3 133 - Paglia mais (balle) 15 14,8 139 - Miscanto (balle) 15 14,9 140 - Grano sfuso 15 14,2-760

L umidità delle biomasse U= U 0 = U= m A m A +m S m A m S U 0 1+U 0 Umidità sul tal quale Umidità sul secco R M = m A+m S 1 = m S 1-U Rapporto massico

Il potere calorifico Rappresenta la quantità di calore sviluppata dalla combustione completa dell unità di massa di combustibile (kcal/kg, kj/kg, kwh/kg, etc.) e viene misurata attraverso i calorimetri PCI 0 =PCS 0 - m A r PCI=PCI 0 - U (PCI 0 + r) R H = PCI PCI 0 =1-U (1+ R E = (m A+m S ) PCI m S PCI 0 r PCI 0 =R M R H ) Rapporti energetici

Rapporti caratteristici 1 0.9 PCI0=18 MJ/kg Rapporti R H, R E e R P 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Rapporto R H Rapporto R E Rapporto R P 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Umidità U (%)

La Produzione di Biomassa Radiazione media disponibile 4-5 kwh/m 2 giorno (1200-1600 tep/ha anno) Produzione teorica di biomassa secca 200-250 t/ha anno (rendimento 7%) Produzione massima sperimentata 30-60 t/ha anno di sostanza secca Produzione effettiva sostanza secca 5-25 t/ha anno (rendimento 0,2-1,0%)

THE END