ENERGIA, ACQUA, LEGNO: TECNOLOGIE E TUTELA AMBIENTALE NELL'AMBITO DEL PROGETTO STRATEGICO RENERFOR TECNOLOGIE PER LA CONVERSIONE DELLA BIOMASSA LEGNOSA Ing. Roberta ROBERTO UTTS ENEA C.R. Saluggia roberta.roberto@enea.it Aosta, 26 maggio 2012
Obiettivi europei 20 20 20 20% di fonti rinnovabili nei consumi energetici per usi finali attuale 2010 previsione valore tendenziale del consumo energetico per usi finali tendenziale 2020 -XX% pianificazione efficienza energetica negli usi finali pianificazione sviluppo fonti rinnovabili 20%
Filiera legno energia: fasi PRODUZIONE GESTIONE FORESTALE/COLTIVAZIONE RACCOLTA TRASFORMAZIONE stock di C biodiversità emissioni CO 2eq inquinanti consumi EP disponibilità TRASPORTO TRASPORTO E DISTRIBUZIONE emissioni CO 2eq inquinanti consumi EP rumore traffico Infrastrutture PRODUZIONE DI ENERGIA ENERGIA TERMICA ENERGIA ELETTRICA ENERGIA FRIGORIFERA emissioni CO 2eq inquinanti e residui consumi EP (efficienza) rumore traffico Infrastrutture
Filiera legno energia: fasi PRODUZIONE GESTIONE FORESTALE/COLTIVAZIONE RACCOLTA TRASFORMAZIONE stock di C biodiversità emissioni CO 2eq inquinanti consumi EP disponibilità TRASPORTO TRASPORTO E DISTRIBUZIONE fattori critici per la produzione di energia da biomassa emissioni CO 2eq inquinanti consumi EP rumore traffico Infrastrutture di conversione di uso dell energia termica PRODUZIONE DI ENERGIA ENERGIA TERMICA ENERGIA ELETTRICA ENERGIA FRIGORIFERA emissioni CO 2eq inquinanti e residui consumi EP (efficienza) rumore traffico Infrastrutture
Filiera legno energia: strumenti di pianificazione Strumenti di pianificazione: schema di bilancio energetico di tipo previsionale stato dell arte sulle tecnologie di conversione energetica parco impianti territoriale e utilizzi energetici di biomassa legnosa forestale cantieri sperimentali e metodologia per la redazione di piani di approvvigionamento stima disponibilità potenziale su scenari territoriali diversi(e variabili) modello territoriale per la localizzazione ottimizzata di impianti energetici a biomassa piano stralcio per l utilizzo energetico delle biomasse
Filiera legno energia: strumenti di pianificazione Strumenti di pianificazione: schema di bilancio energetico di tipo previsionale stato dell arte sulle tecnologie di conversione energetica parco impianti territoriale e utilizzi energetici di biomassa legnosa forestale cantieri sperimentali e metodologia per la redazione di piani di approvvigionamento stima disponibilità potenziale su scenari territoriali diversi(e variabili) modello territoriale per la localizzazione ottimizzata di impianti energetici a biomassa piano stralcio per l utilizzo energetico delle biomasse
Schema di bilancio energetico
Schema di bilancio energetico
Parco impianti territoriale e utilizzi energetici di biomassa legnosa forestale
Rassegna tecnologica in Renerfor Parte I Concetti generali Parte II Funzioni Fasi del processo di utilizzazione della biomassa per la produzione di energia Parte III Sistemi per la produzione di: e. termica per riscaldamento e. termica per usi industriali e di processo e. elettrica e termica Parte IV Componenti 10
Produzione di energia da biomasse
livello tecnologico tecnologie consolidate tecnologie a livello dimostrativo /sperimentale cicli a vapore tipologia a combustione esterna ciclo termodinamici ciclo motore fluido di lavoro cicli a gas turbomacchine macchine volumetriche ciclo a vapore di fluidi organici con espansione in turbina (Organic Rankine Cycle) vapore di fluidi organici (silossani, idrocarburi) ciclo a vapore d acqua con espansione in turbina (Rankine - Hirn) vapor d acqua ciclo a vapore d acqua con espansione su pistone (Rankine) vapor d acqua ciclo a vapore d acqua con espansione su vite (Rankine) vapor d acqua ciclo ad aria con turbogas a combustione esterna (Brayton - Joule) aria ciclo a gas con motore alternativo a combustione esterna (Stirling) aria, elio a combustione interna ciclo a gas con turbogas (Brayton - Joule) aria e gas combusti ciclo a gas con motore alternativo ad accensione comandata (Otto) miscela aria - gas di sintesi e gas combusti ciclo a gas con motore alternativo ad accensione per compressione (Diesel dual-fuel) miscela aria - gas di sintesi e gas combusti
livello tecnologico conversione del combustibile efficienze di conversione conversione in energia termica ciclo termodinamico = totale tecnologie consolidate generatore calore η GC =80 85% generatore calore η GC =85% ciclo ORC η CT =12 24% ciclo vapor d acqua η CT =25 35% = η e =10 20% = η e =21 30% generatore calore η GC =85% motore a vapore a pistoni η CT =10 15% = η e =9 13% generatore calore η GC =85% motore a vapore a vite η CT =10 15% = η e =9 13% tecnologie a livello dimostrativo /sperimentale gassificatore η GS =65 75% gassificatore η GS =65 75% gassificatore η GS =65 75% generatore calore η GC =80% turbogas a combustione esterna η CT =15 20% turbogas η CT =15 20% motore alternativo ad accensione comandata η CT =30 35% motore alternativo ad accensione per compressione η CT =30 35% = η e =12 16% = η e =10 15% = η e =20 26% = η e =20 26% gassificatore η GS =65 75% generatore calore η GC =90% motore alternativo a combustione esterna η CT =15 20% = η e =9 14%
Produzione di energia da biomasse efficienze di conversione livello tecnologico conversione del combustibile conversione in energia termica ciclo termodinamico = totale tecnologie consolidate generatore calore η GC =80 85% cicli termodinamici combustione esterna η CT =12 35% = η e =10 30% tecnologie a livello dimostrativo/sperimentale gassificatore η GS =65 75% gassificatore η GS =65 75% generatore calore η GC =80 85% generatore calore η GC =90% cicli termodinamici combustione esterna η CT =10 20% cicli termodinamici combustione interna η CT =15 35% cicli termodinamici a combustione esterna η CT =15 20% = η e =9 16% = η e =10 26% = η e =9 14%
Biomasse vs efficienza Produzione termoelettrica cippato cippato impianto ORC impianto ORC energia termica energia elettrica 100 15 Produzione termoelettrica in cogenerazione 100 energia elettrica 15 51 risparmio energia primaria 33 84 risparmio emissioni CO 2 9 20 Produzione termica cippato centrale termica in teleriscaldamento energia termica 100 80 80 18 MWh c MWh e MWh t MWh c t CO2
Produzione di energia da biomasse Produzione termoelettrica cippato cippato impianto a vapore impianto a vapore energia termica energia elettrica 100 24 Produzione termoelettrica in cogenerazione 100 energia elettrica 18 37 risparmio energia primaria 53 81 risparmio emissioni CO 2 14 20 Produzione termica cippato centrale termica in teleriscaldamento energia termica 100 80 80 18 MWh c MWh e MWh t MWh c t CO2
Fasi del processo di produzione di energia da biomasse 17
Rassegna tecnologica in Renerfor Parte I Concetti generali Parte II Funzioni Fasi del processo di utilizzazione della biomassa per la produzione di energia Parte III Sistemi per la produzione di: e. termica per riscaldamento e. termica per usi industriali e di processo e. elettrica e termica Parte IV Componenti 18
Generatori di calore a biomassa legnosa Caratteristiche tipiche dei generatori di calore a biomassa legnosa fluido termovettore campo di utilizzo tipologia potenza nominale tipica combustibile aria acqua aria acqua olio diatermico vapore riscaldamento diretto di ambienti riscaldamento diretto di ambienti e riscaldamento riscaldamento, calore di processo produzione di energia termica e di energia elettrica calore e vapore di processo, produzione di energia termica e di energia elettrica apparecchi a tronchetti 2 30 kw tronchetti bricchette apparecchi a pellet 5 30 kw pellet apparecchi a tronchetti 2 30 kw tronchetti bricchette apparecchi a pellet 5 30 kw pellet caldaie a legna 15 150 kw tronchetti caldaie a pellet 15 300 kw pellet caldaie a cippato > 100 kw cippato caldaie a cippato > 1000 kw cippato caldaie a cippato > 5000 kw cippato 19
Generatori di calore a biomassa legnosa 20
Progetto Renerfor in Regione Piemonte Partner e gruppo di lavoro: Prossimo appuntamento:
grazie per l attenzione Ing. Roberta ROBERTO ENEA C.R. Saluggia UTTS roberta.roberto@enea.it Bergamo, 17 maggio 2012