AIEL Tecnologie 27 08 06

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INTERVENTI CAVALLI FRANCESCATO

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A cura di

Valter Francescato

Le moderne tecnologie per Le moderne tecnologie per l’uso dei combustibili l’uso dei combustibili legnosi: filiere modellolegnosi: filiere modello

• Legna da arderepci = 4 kWh/kg (w20%)

I combustibili legnosi di origine agroforestale

• Legno cippatopci = 3,4 kWh/kg (w30%)pci = 2,8 kWh/kg (w40%)

• BriquettesPci = 4,7 kWh/kg

• Pellet (segatura w<14%; w = 8-10%)

pci = 4,7 kWh/kg

15 kg bags

IL NOTEVOLE PROGRESSO TECNOLOGICO DELLE CALDAIE

Aumento del rendimento e abbattimento delle emissioni di COnelle caldaie a legna 1980-2004 (BLT Wieselburg – Austria, 2005 )

Provincia BolzanoGrandi impianti 26 (0,8-34 MWt); 173 MWt 7 grandi impianti in costruzionePiccoli-medi impianti 5.000 circa (<0,8 MWt)300.000 t/anno cippato solo grandi impianti

LombardiaGrandi impianti 4 (>10 MWt), 4 impianti in fase di realizzazione o progettazione, 4 impianti media potenza, 25 impianti piccola potenza realizzati/ da realizzare; 3 grandi impianti a pellet 2-3 MWt60.000 t/anno cippato solo grandi impianti

PiemonteGrandi impianti 27 (0,8-34 MWt) 55 MWt inst.Piccoli-medi impianti 148 (<0,8 MWt) 23 MWt inst.Circa 80.000 t/ano cippato

Veneto 30 impianti piccola e media potenza fino a 1MWt, 96 impianti di piccola-media potenza finanziati e da realizzare

Friuli Venezia Giulia1 impianto 400 kWt, 79 impianti di piccola e media potenza finanziati e da realizzare

Provincia Trento5 grandi impianti > 4 MWt, poche centinaia di piccoli-medi impianti

DISTRIBUZIONE INDICATIVA IMPIANTI IN ALCUNE REGIONI E PROVINCE DELLO SPAZIO ALPINO

QUALI SONO I MODELLI DI FILIERA CHE MASSIMIZZANO I VANTAGGI AMBIENTALI E SOCIO-ECONOMICI PER IL TERRITORIO E LE COMUNITA’ LOCALI?

1. Autoconsumo da parte delle aziende agricole, forestali, proprietari di boschi: autonomia energetica

2. Reti di teleriscaldamento e/CHP di media taglia a cui gli agricoltori e imprese forestali vendono il biocombustibile

3. Piccoli e medi impianti gestiti dagli agricoltori e imprese boschive (aziende agrienergetiche): vendita dell’energia

REPLICABILITÀ TECNICO-

ECONOMICA

REMUNERAZIONE

PER OPERATORI PRIMARI

ATTIVAZIONE DI FILIERE FORESTALI LOCALI

1. Essicazione: l’aria primaria favorisce l’essiccazione fino a temperature 150 °C, cellulosa e lignina iniziano ad essere gassificate

2. Decomposizione: I gas di legno sono ossidati e mescolati con aria secondaria pre-riscaldata, T°C 800-1000.

3. Combustione la completa combustione avviene nella seconda camera di combustione, con un’adeguato periodo di permanenza dei gas caldi

Ventilatore aspirazione fumi

Scambiatori di calore

con tiraggio forzato per aspirazione (Saugzuggebläsekessel)

CALDAIE A PEZZI DI LEGNA

Regola delle 3T

TEMPERATURA

TEMPO

TURBOLENZA

L’accumulo termico è fondamentale!!

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0,8

1

1,2

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200 250 300QN * TB [kWh]

QH

QminVSp

[ l ]

1600

140

Dimensionamento dell’accumulo inerziale secondo la norma EN 303-5

VSp = 15 * TB * QN * (1 - 0,3 * )

VSp capacità del serbatoio [l]

TB periodo di combustione [h]

QN Potenza termica nominale [kW]

Qmin Potenza termica minima [kW]

QH Carico di riscaldamento medio edificio [kW]

QH

Qmin

Esempio: 1.596 litri

TB 7 h (legno duro)

QN 20 kW

Qmin 10 kW (50% potenza nominale)QH 8 kW ca. 180 m² (Edificio nuovo)

UNA OTTIMA SOLUZIONE: INTEGRAZIONE CON IMPIANTO SOLARE TERMICO

Esempio: planimetria locale caldaia e deposito (ISPEZIONABILITÀ)

fino a 50 kW 8 m²

50 fino a 120 kW 12 m²

120 fino a 500 kW 20 m²

AUTOCONSUMO

Modello 1 della filiera aziendale Modello 1 della filiera aziendale Legna a pezzi (AZIENDA AGRICOLA)Legna a pezzi (AZIENDA AGRICOLA)

Analisi finanziaria – Dati di base 1TIPO DI COMBUSTIBILE   legna a pezzi

POTENZA CALDAIA kW 55

RENDIMENTO CERTIFICATO % 92

Numero cariche inverno (DIC--> FEB) Num/giorno 2

Numero cariche mezze stagioni (MAR, OTT e NOV) Num/giorno 1

Numero cariche estate (APR --> SET)Num/

settimana 1

Volume riscaldato mc 1000

Numero edifici riscaldati e tipo di edifici num 3

Num persone che abitano gli edifici num 4+2

Lunghezza rete teleriscaldamento m 25

Anno realizzazione anno 2003

N° ore annuo funzionamento caldaia ore 1500

MWh anno erogate MWht 82,5

kWe impegnati per l'impianto kWe 3

Volume accumulo inerziale litri 3500

Consumo combustibile t/anno 25,6Contenuto idrico medio comb. w % 20-25

Le caldaie automatiche a legno cippato

GRIGLIA SOTTOALIMENTATA A SPINTA Unterschubfeuerung

Coclea di alimentazione

Aria primaria

Aria secondaria

Scambiatori

Scambiatore di sicurezzaCon grande refrattario in accordo conEN 303/5

Griglia

Coclea asporto cenere

Pulizia automatica degli scambiatori

Schema di impianto

Anche in questo il puffer è importante!!

Requisiti vano e silo

• Silo a pianta quadrata con diametri di 3-5 m

• Capacità di stoccaggio 20-50 mc

• Sopra i 25 kW di potenza vengono progettati silo con capienza pari ad una autonomia di 1-0,5-0,3 anni

• Attenzione alla viabilità per il carico del cippato

• Molto importante usare cippato di qualità idonea:W 30%Pezzatura omogenea

Contenuto idrico w Contenuto idrico w << 30% 30% (silo, logistica cantiere)(silo, logistica cantiere)

Pezzatura omogenea Pezzatura omogenea (cippatrice) (cippatrice) G30-50G30-50

Importanza della qualità del cippato nei piccoli impianti (griglia fissa)

AZIENDA AGRICOLA PAOLO REFFO – DOLO (VE)

Caldaie a pellet 25-45 kW

Dispositivo autom. per la pulizia della caldaia

Chiusura con ruota a celle

estrazione autom. della cenere

Camera di combustione in refrattario

„Trasporto ad aria“ fino a 20 m

CALDAIE A PELLETUtenza domestica: conversione da metano a pellet

CARATTERISTICHE • casa monofamiliare riscaldamento e acqua sanitaria • 420 m3 riscaldati• 20 kW installati• impianti a pavimento con 21 °C zona giorno e 19 °C zona notte• ingombro caldaia 150 * 80 cm• pellet in big bag (800-1000 kg)• caricamento pellet ogni 8-20 gg• consumo metano sostituito 2.300 m3

PELLET: 4,4 t/anno

Bruciatori a pellet accoppiato con una flangia

IMPIANTI A PELLET

Soluzione: utilizzo della caldaia esistente e applicazione di un Soluzione: utilizzo della caldaia esistente e applicazione di un bruciatore a pelletbruciatore a pellet

Microimpianto di Teleriscaldamento a Cervignano del Friuli (UD)

CARATTERISTICHE • 9 appartamenti• 2500 m3 riscaldati• 80 kW installati• 30 m di rete• 135.000 kWht prodotti • 12.000 l gasolio consumati

PELLET: 28 t/anno

Prima

Dopo

Impianti di media scala a servizio dei privati: nuove edificazioni

S. Giovanni al Natisone (UD)

Caldaia: 400 kW

Volume riscaldato: 20.000 mc (44 Unità Abitative)

Consumo annuo di cippato: 400 ton (w% 35)

Investimento: € 290.000

Le aziende agricole e le imprese boschive, piattaforme di produzione di cippato: la recente esperienza delle imprese delle Valli del Natisone

Contratto di fornitura annuale basato sul contenuto energetico

€ € 60 ton60 ton

w 30%w 30%

Contenuto idrico Contenuto idrico w w << 30% 30% (silo, (silo, logistica cantiere)logistica cantiere)

Importanza della qualità del cippato nei piccoli e medi impianti (griglia fissa)

FORME CONTRATTUALI (Metodi speditivi)

Pezzatura Pezzatura omogenea omogenea G30-50G30-50

PEZZATURA (ÖNORM 7133)

UN ESEMPIO DI FATTURAZIONE SULLA BASE DEL CONTENUTO ENERGETICO DEL CARICO

PARTENDO DA UNA BASE DI

€ 50/t con w 35%

che significa 16,10 €/MWh

MJ/t MWh/t w (%) €/t €/MWh14312,00 3,98 20 64,06€ 16,1014102,60 3,92 21 63,12€ 16,1013893,20 3,86 22 62,18€ 16,1013683,80 3,80 23 61,25€ 16,1013474,40 3,75 24 60,31€ 16,1013265,00 3,69 25 59,37€ 16,1013055,60 3,63 26 58,44€ 16,1012846,20 3,57 27 57,50€ 16,1012636,80 3,51 28 56,56€ 16,1012427,40 3,45 29 55,62€ 16,1012218,00 3,40 30 54,69€ 16,1012008,60 3,34 31 53,75€ 16,1011799,20 3,28 32 52,81€ 16,1011589,80 3,22 33 51,87€ 16,1011380,40 3,16 34 50,94€ 16,1011171,00 3,11 35 50,00€ 16,1010961,60 3,05 36 49,06€ 16,1010752,20 2,99 37 48,13€ 16,1010542,80 2,93 38 47,19€ 16,1010333,40 2,87 39 46,25€ 16,1010124,00 2,81 40 45,31€ 16,109914,60 2,76 41 44,38€ 16,109705,20 2,70 42 43,44€ 16,109495,80 2,64 43 42,50€ 16,109286,40 2,58 44 41,56€ 16,109077,00 2,52 45 40,63€ 16,108867,60 2,47 46 39,69€ 16,108658,20 2,41 47 38,75€ 16,108448,80 2,35 48 37,82€ 16,108239,40 2,29 49 36,88€ 16,108030,00 2,23 50 35,94€ 16,10

AUTOCONSUMO + VENDITA ENERGIA

MODELLO SCALDA IL TUO VICINO

Edifici pubblici Edifici pubblici e/o privatie/o privati

Contratto di fornitura combustibileContratto di fornitura combustibile

AGRICOLTORI LOCALIAGRICOLTORI LOCALI

COOPERATIVA COOPERATIVA

Vendita del caloreVendita del calore

Un modello austriaco da imitare!! Holzenergie-Contracting Un modello austriaco da imitare!! Holzenergie-Contracting quando gli agricoltori vendono l’energiaquando gli agricoltori vendono l’energia

• high level of acceptance • 141 projects with 13.5 MW were in operation by 31.12.2004• 30 projects with 3.5 MW are already approved for 2005

Servizio calore dall’azienda agricola: il primo caso in VENETO: az. Agricola Soccol Agordo - ECODOLOMITI

Totale Prezzo energia TotaleMesi Data MWh Data MWh MWh €/MWh €Novembre 14/11/2003 0,0 30/11/2003 10,0 10,0 € 70,00 € 700,00Dicembre 01/12/2003 10,0 31/12/2003 33,0 23,0 € 70,00 € 1.610,00Gennaio 01/01/2004 33,0 31/01/2004 56,0 23,0 € 70,00 € 1.610,00Febbraio 01/02/2004 56,0 29/02/2004 72,0 16,0 € 70,00 € 1.120,00Marzo 01/03/2004 72,0 31/03/2004 88,0 16,0 € 70,00 € 1.120,00Aprile 01/04/2004 88,0 30/04/2004 92,0 4,0 € 70,00 € 280,00

Totale 92,0 € 6.440,00IVA 4% € 257,60 € 6.697,60

Contabilizzazione

BILANCIO ANNUALE DELLA VENDITA DEL CALORE: I ANNO

Costo del combustibile legnosoCippatoMesi msr costo (€ 15/msr)Novembre 25,5 382,50€ Dicembre 45 675,00€ Gennaio 51,5 772,50€ Febbraio 8 120,00€ Marzo 45 675,00€ Totale 175 2.625,00€ IVA 10% 2.887,50€ Pellet 58,85Totale 2.683,85€

griglia mobile

griglia mobile e alimentazione a spintore

IL TELERISCALDAMENTO

La centrale termica (2 MWt)

Le sottostazioni private

Le sottostazioni pubbliche

CALDAIA A BIOMASSA

ACQUA 90 °C

ACQUA 80 °C

ASSORBITORE

UTENZA

ACQUA 7 °C

ACQUA 80 °C

ACQUA 12 °C

ACQUA 12 °C

COOLING WITH HEATING! : frigorifero ad assorbimento a bromuro di litio

Absorption Chiller

Monostadio COP: 0,6-0,725

Risparmio operativo 20-30% - risp. EE

La generazione combinata di calore ed energia elettrica – a piccola scala

(CHP, Combined Heat and Power)

La generazione combinata di calore ed energia elettrica (CHP, Combined Heat and Power) dalle biomasse legnose avviene attraverso processi termici chiusi, nei quali il ciclo di combustione della biomassa e il ciclo della generazione elettrica sono separati da uno stadio di trasferimento del calore dai gas caldi della combustine al fluido di lavoro impiegato nel secondo ciclo.

Questo perché la combustione delle biomasse e i gas prodotti contengono aerosol, metalli e composti del cloro che possono danneggiare i motori a combustione interna.

La generazione elettrica (EE) dalle biomasse, per essere energeticamente e ambientalmente sostenibile, deve essere vincolata alla produzione di energia termica secondo questo principio: produco il kWel solo quando c’è bisogno anche di quello termico! Diversamente il processo porta alla dissipazione e quindi allo spreco di enormi quantità di energia.

La CHP, quindi, impone la valorizzazione contemporanea di calore ed EE, cosa non sempre facile da realizzare.

- Il turbogeneratore ORC (Organic Rankine Cycle)- Il motore Stirlig- Il motore a vapore

Secondo la logica: “produco elettrico solo se posso utilizzare il termico”

I turbogeneratori ORC (Organic Rankine Cycle) - TURBODEN Srl

Potenza

450-1500 kWel

Circa 10 impianti installati in Europa due dei quali in Italia

Fino a 800 kWel il turbogeneratore è premontato in officina

Efficienza 18%

Il motore Stirling, fa parte del gruppo dei motori ad espansione o motore ad aria calda in cui i movimenti dello stantuffo non derivano dalla combustione interna di gas, bensì sono il risultato dell’espansione di una massa costante di gas rinchiuso in una camera che si espande per mezzo dell’energia ceduta dalla caldaia alimentata a cippato (o da una qualsiasi fonte di en. termica).

Stirling-motor

Economiser undLuftvorwärmer

Primär-verbrennungszone

Sekundär-verbrennungszone

Economiser undLuftvorwärmer

Il motore Stirling si presta ad essere applicato a generatori termici a partire da 350 kWt, in commercio, attualmente, si trovano motori con potenza elettrica fra i 35 e i 75 kWe, benché la tecnologia non sia ancora del tutto consolidata

Una novità presentata a Wels in Marzo 2006

Motore Stirling di 1 kWe applicato ad una caldaia a pellet di 25 kWt. (Energieumwandlungs Gmbh e KWB - Austria)

Motore spilling

Centrale di Fondo – Val di Non (TN)

6000 kWt – 7500 ton – 30.000 msr cippato

220 kWe

La gassificazione del legno cippato (CAEMA – Cremona):

- w<15%

-- carbonella

- filtrazione gas

Grazie per l’attenzione!Grazie per l’attenzione!

Per saperne di piùwww.aiel.cia.it aiel@cia.it

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