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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa ASSEMBLEA NAZIONALE

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Potenzialità, prospettivee rischi della

gassificazione della biomassa

ASSEMBLEA NAZIONALE

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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

ASSEMBLEA NAZIONALE

Agenda

1. Gli inizi della gassificazione

2. La Gassificazione

3. Nuovi approci

4. Prospettive

5. Rischi

+ Processi della piro-gassificazione di biomassa e pulizia gas

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ASSEMBLEA NAZIONALE 3

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaEsempi di applicazione

1 Gli inizi della gassificazione

Macchina con gassificatore per legna a ciocchi.Berlino 1946.

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ASSEMBLEA NAZIONALE 4

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaEsempi di applicazione

1 Gli inizi della gassificazione

Macchina con gassificatore per legna a ciocchi.Berlino 1946.

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ASSEMBLEA NAZIONALE 5

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaEsempi di applicazione

1 Gli inizi della gassificazione

Locomotiva con gassificatore nel Museo ferroviario di Nördlingen (Baviera). La locomotiva fu costruita da Deutz nel 1916 e modificata dal Imbert nel 1935.

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ASSEMBLEA NAZIONALE 6

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaEsempi di applicazione

1 Gli inizi della gassificazione

Camion Tatra della “Bruderhilfe der Ostzone”.Maggio 1947.

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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

ASSEMBLEA NAZIONALE

Agenda

1. Gli inizi della gassificazione

2. La Gassificazione

3. Nuovi approci

4. Prospettive

5. Rischi

+ Processi della piro-gassificazione di biomassa e pulizia gas

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ASSEMBLEA NAZIONALE 8

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaIl principio della gassificazione

Combustione Gassificazione

2 Gassificazione

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ASSEMBLEA NAZIONALE 9

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaI processi della gassificazione

Aria Cenere + Carbone

Syngas

11.Pyrolisi del legno; 2

2.Ossidazione parziale del gas per fornire l’energia per il processo;

3

3.Gassificazione del carbone;

4

4.Utilizzo del Syngas in un motore di combustione interna; (pulizia dai residui catramosi); in alternativa: utilizzo per alimentare un motore Stirling;

Rendimento elettrico complessivo ca. 23-28%;

2 Gassificazione

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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

ASSEMBLEA NAZIONALE

Agenda

1. Gli inizi della gassificazione

2. La Gassificazione

3. Nuovi approci

4. Prospettive

5. Rischi

+ Processi della piro-gassificazione di biomassa e pulizia gas

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ASSEMBLEA NAZIONALE 11

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Gli ultimi anni non hanno portato novità significative nel campo dei gassificatori a letto fisso convenzionali (gassificatore monofase a cilindro) – le problematiche ben note connesse a questa tecnologia quindi risultano tuttora irrisolte (capacità di funzionamento continuo, residui, emissioni, redditività)

Modelli di reattori

UPSTREAM DOWNSTREAM DOUBLE-FIRE

3 Nuovi approcci

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ASSEMBLEA NAZIONALE 12

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaImpianto di piro-gassificazione SPANNER

3 Nuovi approcci

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ASSEMBLEA NAZIONALE 13

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaI rendimenti

3 Nuovi approcci

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ASSEMBLEA NAZIONALE 14

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Cippato di legnoG50 W20

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ASSEMBLEA NAZIONALE 15

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaI rendimenti

3 Nuovi approcci

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ASSEMBLEA NAZIONALE 16

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaI rendimenti

3 Nuovi approcci

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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

ASSEMBLEA NAZIONALE

Agenda

1. Gli inizi della gassificazione

2. La Gassificazione

3. Nuovi approci

4. Prospettive

5. Rischi

+ Processi della piro-gassificazione di biomassa e pulizia gas

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ASSEMBLEA NAZIONALE 18

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Da anni la tendenza di sviluppo va in direzione di una modulazione del processo di gassificazione per ridurre la formazione di sostanze nocive.

I sistemi modulari – rispetto ai reattori a cilindro ormai obsoleti - rappresentano quindi la „seconda generazione“ di gassificatori a letto fisso e – ad opinione largamente condivisa dagli esperti – hanno il potenziale di diventare in un prossimo futuro lo stato dell‘arte per impianti termoelettrici di piccola taglia.

I sistemi modulari sono appicabili per potenze sopra 250kWel. Per le piccole taglie da 50 a 150kWel – a breve termine –la soluzione tecnica sarà quella di un unico reattore termochimico.

Sviluppo di reattori di 2 a generazione4 Prospettive

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ASSEMBLEA NAZIONALE 19

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Si osserva già oggi un cambiamento nel processo per la separazione dei catrami: vengono perfezionati i sistemi per l’ampliamento delle zone di alta temperatura (zona di ossidazione) per aumentare sia la qualità del Syngas stesso che il potenziale della separazione dei catrami.

Per il futuro è previsto anche un utilizzo di rifiuti biodegradabili anche con tenore di ceneri elevato.

Sviluppo di reattori di 2 a generazione4 Prospettive

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ASSEMBLEA NAZIONALE 20

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Separazione a livello di impiantistico della fase di pirolisi dalla fase di ossidazione parziale e della riduzione -> intervento primario contro la formazione di catrami; immissione di calore nella fase di pirolisi: diretta o indiretta; Recupero del calore più efficace.

Funzionamento dell‘impianto (ciclo di vita) migliore dovuto a SYNGAS a basso contenuto di catrame e abbassamento del contenuto di sostanze nocive nel SYNGAS (catrami, solidi), per cui la successiva fase di purificazione del syngas è meno impegnativa in termini di investimento, esercizio e manutenzione;

Maggiore efficienza dell‘intero processo di gassificazione attraverso il recupero del calore e il suo riutilizzo nel processo; Semplificazione del processo (purificazione del gas meno dispendiosa);

Obiettivo di redditività dell‘impianto più facile da raggiungere. Il limite inferiore di redditività si abbassa, per cui aumentano le possibilità di realizzazione (decentralizzazione); più ampia gamma di combustibili utilizzabili (umidità, pezzatura, porosità, ecc.)

Sistemi modulari a letto fisso o fluido4 Prospettive

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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaSistemi modulari a letto fisso o fluido

4 Prospettive

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ASSEMBLEA NAZIONALE 22

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaSistemi modulari a letto fluido

4 Prospettive

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ASSEMBLEA NAZIONALE 23

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaProgetto di ricerca e sviluppo CRAFTwerk Beta

4 Prospettive

Nel comune di Campo Tures viene costruito un Impianto di piro-gassificazione come progetto di ricerca e sviluppo.

Il sistema è quello a processi modulari della ditta SYNCRAFT di Schwaz (Tirol, Austria).

Dati principali: 250kWel e 500kWth con piccola rete di TLR.

Provincia di Bolzano

Comune di Campo Tures

Bolzano

Brunico

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ASSEMBLEA NAZIONALE 24

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaIncremento del rendimento elettrico

4 Prospettive

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ASSEMBLEA NAZIONALE 25

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaIncremento del rendimento elettrico

Impianto di piro-gassificazione

Impianto ORC

4 Prospettive

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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

ASSEMBLEA NAZIONALE

Agenda

1. Gli inizi della gassificazione

2. La Gassificazione

3. Nuovi approci

4. Prospettive

5. Rischi

+ Processi della piro-gassificazione di biomassa e pulizia gas

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ASSEMBLEA NAZIONALE 27

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaRischi della piro-gassificazione

5 Rischi

• La tecnologia attualmente non è al 100% affidabile secondo le esigenze di un impianto di teleriscaldamento;

• Ore di funzionamento oltre 7.500h/a di solito non sono da garantire;

• La problematica della pulizia del gas anche in futuro rimarrà un passaggio difficile da realizzare in modo ottimale;

• Sistema di trattamento dei catrami (o cracking dei catrami durante il processo di p-g);

• Disponibilità di cippato secco (ca. 15 a 20% contenuto d'acqua);

• Elevato numero di ore di manutenzione;

• Elevati costi di manutenzione (da 5€Cent/kWhel a 10€Cent/kWhel);

• Problemi di processo con sistemi che utilizzano griglie (o griglie rotanti);

• Difficile applicabilità a larga scala del sistema a reattore compatto e/o griglia;

• Residui: ceneri con/senza carbone; reflue dal processo di pulizia;

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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Prova di rape methyl ester (RME) + catrami

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ASSEMBLEA NAZIONALE 29

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Ceneri

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ASSEMBLEA NAZIONALE 30

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Ceneri

RefluiEsempio di un refluo a consistenza oleosa con

odore di ammoniaca e benzolo

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ASSEMBLEA NAZIONALE 31

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Agenda / Inhalt

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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

ASSEMBLEA NAZIONALE

Agenda

1. Gli inizi della gassificazione

2. La Gassificazione

3. Nuovi approci

4. Prospettive

5. Rischi

+ Processi della piro-gassificazione di biomassa e pulizia gas

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ASSEMBLEA NAZIONALE 33

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Essicazione

20-200°C

Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna

2 Gassificazione

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ASSEMBLEA NAZIONALE 34

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Essicazione Pirolisi

λ = 0

autotherm

allotherm

20-200°C

200-500°C

Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna

2 Gassificazione

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ASSEMBLEA NAZIONALE 35

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Essicazione Pyrolyse

λ = 0

autotherm

allotherm

Gas da pirolisi

20-200°C

200-500°C

Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna

2 Gassificazione

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ASSEMBLEA NAZIONALE 36

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Essicazione Pirolisi

λ = 0

autotherm

allotherm

Aria

λ > 1

Gas da pirolisi

Ossidazione

20-200°C

200-500°C 500-1200°C

Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna

2 Gassificazione

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ASSEMBLEA NAZIONALE 37

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Essicazione Pirolisi

λ = 0

Aria

λ > 1

Gas da pirolisi

Ossidazione

Con aria

Con acqua

20-200°C

200-500°C 500-1200°C

Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna

2 Gassificazione

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ASSEMBLEA NAZIONALE 38

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Essicazione Pirolisi

Aria

Gas grezzo

Carbone + ceneri

Ossidazione Reduzione(gassificazione)

λ = 0 λ > 1 λ < 120-200°C

200-500°C 500-1200°C 800-1100°C

Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna

2 Gassificazione

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ASSEMBLEA NAZIONALE 39

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Gas grezzo

Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna

2 Gassificazione

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ASSEMBLEA NAZIONALE 40

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Gas grezzo con un Hi (pot. calorifico inferiore) di ca. 1,2 a 1,7 kWh/nm³;

Composizione ca.- CO 10 a15%- H2 15 a20%- CH4 2 a5%- Carbo-idrati <1%- CO2 10 a15%- N2 (Azoto) 45 a50%

Problematico per l‘utilizzo in un motore:-Catrame (condensano sotto ca. 200°C);-Polveri e carbone fino;-Contenuto d‘acqua;-Temperatura;

Tamperatura del gas grezzo ca. 600°C;

Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna

2 Gassificazione

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ASSEMBLEA NAZIONALE 41

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Raffreddamento

650-200°C

Gas grezzo

Calora

Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna

2 Gassificazione

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ASSEMBLEA NAZIONALE 42

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Raffreddamento Filtro

150-200°C650-200°C

Gas grezzo

Calore Cenere fina +Polveri di carbone(+ mezzo adsorbente)

Con O2 (!!!)

Con N2

Mezzo assor.

Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna

2 Gassificazione

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ASSEMBLEA NAZIONALE 43

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Filtro Lavaggio

150-200°C 150-50°C650-200°C

Gas grezzo

Calore

Acqua

RME

Condensato con catrame

Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna

Cenere fina +Polveri di carbone(+ mezzo adsorbente)

Raffreddamento

2 Gassificazione

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ASSEMBLEA NAZIONALE 44

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Syngas

Acqua

Essicazione

150-200°C 150-50°C <50°C650-200°C

Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna

Filtro Lavaggio

Gas grezzo

Calore Condensato con catrame

Cenere fina +Polveri di carbone(+ mezzo adsorbente)

Raffreddamento

2 Gassificazione

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ASSEMBLEA NAZIONALE 45

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Syngas

Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna

2 Gassificazione

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ASSEMBLEA NAZIONALE 46

Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa

Syngas con un Hi (potere calorifico inferiore) di ca. 1,2 a 1,7 kWh/nm³;

Composizione ca.- CO 10 a15%- H2 15 a20%- CH4 2 a5%- Carbo-idrati <1%- CO2 10 a15%- N2 45 a50%

Utilizzo in:� Combustione;� Combustione in un motore;� Rendimento elettrico 22 bis 30%;� Rendimento termico 55 bis 60%;

Temperatura del Syngas ca. 50°C;

Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna

2 Gassificazione