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4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a1
Sviluppo ingegneristico di fontirinnovabili
Ing Luciano Lazzeri
Ciclo Conferenze La storia nel Futuro
Genova 7 aprile 2008
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a2
Perché fonti rinnovabili?Sono convenienti economicamente ?
Motivi per lo sviluppo delle tecnologie da fonti rinnovabili– Difesa dell’ Ambiente
– Differenziazione delle fonti di energia
I valori del Costo di Produzione (COE) sono normalmente assaielevati e superiori ai valori di mercato per altre forme (adesempio l’elettricità prodotta con CC) e dunque necessitano diun sostegno economico, talora anche estremamente elevato.Va rilevato che sul valore del COE la quota di ammortamento ènormalmente quella più importante (con qualche eccezione,essenzialmente gli impianti a biomassa)
I sussidi devono comunque essere un incentivo perl’innovazione e non una copertura per l’inefficienza
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a3
Premessa
Le informazioni tecniche ed economicheriportate nel seguito sono state ottenute nelcorso dell’ attività professionale delloscrivente e si riferiscono ad impianti con cuilo scrivente ha avuto a che fare in varie vesti
Si tratta di una visione SoA
Naturalmente è possibile che vi siano anchealtri e migliori impianti e tecnologie con cui loscrivente non ha avuto esperienza diretta
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a4
Le forme di incentivazione
Il meccanismo utilizzato in Italia è quello dei Certificati Verdi, ove– I produttori di energia da fonti convenzionali sono obbligati a produrre od
ad acquistare certificati per una quota pari a 3_3.5% del totale– Il produttore indipendente di energia da fonti rinnovabili emette certificati
corrispondenti alla produzione netta e li vende sul mercato– Il calcolo della tariffa omni-comprensiva dell’ energia da fonti rinnovabili è
calcolata in basa alla finanziaria 2008 come Tariffa (€/kWh) = (0.18 – C)*F +C C valore di riferimento per il cosro dell’ energia elettrica indicativamente 0.08
€/kWh F è un fattore che dipende dalla fonte energetica e varia tra 1.0 (vento idraulica
ad 1.1 biomassa etc) Esistono particolari facilitazioni per
– Impianti di potenza sotto 1 MW (ad esempui mini idrauliche tariffa 0.22, biomassa 0.28)– Filiera corta per le biomasse ove F=1.8
Il solare fotovoltaico ha un regime tariffario a parte con valori della tariffaomnicomprensiva generalmente compresi tra 0.5 e 0.56 €/kWh
2
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a5
Osservazione iniziale
Tutti gli impianti a fonti rinnovabili traggonodirettamente od indirettamente la loro fonteoriginale dall’ energia solare
Rispetto alle forme tradizionali hannonormalmente una densità di potenza assaimodesta e dunque necessitano di areededicate assai elevate
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a6
Tipologia di impianti a fonti rinnovabilinell’ esperienza dello scrivente
Idrauliche e mini idrauliche (< 1 MW)
Eoliche
Biomassa (combustione e pirolizzatori)
Solare
Biogas
Impianti ad olio vegetale
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a7
Impianti mini-idraulici
Tipologia– Ad acqua corrente (Kaplan biregolante è la forma
più frequente) e piccolo salto
– A caduta media (30_60m) Francis
– A salto elevato (Pelton)
Tecnologia assolutamente matura econsolidata (con qualche eccezione)
Nella distribuzione dei costi le opere civilisono normalmente prevalenti
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a8
Componenti di tipo standardizzato
Esempio : piccolaFrancis ad asseorizzontale
Parametri importanti:– Costo
– Affifabilità
– Standardizzazione
3
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a9
Esempio di dimensionamento automaticoper Francis ad asse verticale
Turbine CL
Attention : drawing out of
scale
DESC RIZION E
Draf t tu be
AUTO RE
L UCIANO L AZZERI
REVISIO NE
16 feb 200 8
NO ME FILE
Turb ina Bo rzo nas ca
0.49 2.08
M axim um value ( m) 2.97
0.49
1.23
0.38
0.69
0.33
0.91
0.50
2.12
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a10
Problematiche
Tecniche– Flussi difficili da prevedere a lungo termine e con forti variazioni tra
anno ed anno
Burocratiche– Tempi lunghi di autorizzazione (normalmente qualche anno)
Economiche– Investimento assai elevato (3000_5000 €/kW), tuttavia con la
tariffa attuale ed il suo periodo di validità, l’economicità è spessogarantita anche per impianti con investimenti assai elevati
– Ad esempio un impianto da 0.6 MWe costa circa 3 mil €, checorrispondono ad una quota di ammortamento pari a circa 0.3 mil€/a e produce mediamente 3.0 GWh/a per un introito pari a 0.66mil €/a
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a11
Effetti della variazione di portata
Stochastic analysis
0.00
500.00
1,000.00
1,500.00
2,000.00
2,500.00
3,000.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Y ear
Pro
du
cti
on
GW
h/a
economical parameters
-4,000,000
-3,500,000
-3,000,000
-2,500,000
-2,000,000
-1,500,000
-1,000,000
-500,000
0
500,000
1,000,000
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00
Year
Ec
on
pa
ram
ete
r(€
/a)
Income
Opex
EBIT
EBITDA
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a12
Mini-idraulico
Il valore del COE può esser superiore anchea 0.16 €/kWh, malgrado il lungo periodo diammortamento
Tuttavia l’introito pari a 0.22 garantiscecomunque un ‘eccellente redditività
4
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a13
Eolico
La procedura normalmente utilizzata prevede:– Periodo di osservazione di almeno 2_3 anni mediante torri
anemometriche e caratterizzazione del vento (direzioneprevalente, parametri di Weibull A,m, coefficiente dirugosità, classe).
– Distribuzione di Weibull P(U) = 1- exp[-(U/A)k) U velocitàAd esempio un buon campo potrebbe avere A= 8 m/s ek =1.7 , che corrisponde ad una velocità media di circa 7.13m/s
– Scelta del tipo di macchina (attualmente la potenza di unasingola macchina supera abbondantemente 2 Mw)
– Studio del rumore e soddisfazione del criterio differenziale(3 dB(A) di notte)
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a14
Lay out
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a15
Curva di potenza e curva di probabilità
Total power characteristic curve
0 5 10 15 20 250
500
1000
1500
2000
2500power
velocity m/s
Po
wer
kW
Comparison of the cumulative distribution at the hub elevation
0 5 10 15 200
0.2
0.4
0.6
0.8
T H
Weibull
T H
Weibull
Cumulative distribution
Velocity (m/s)
Cu
mu
lati
ve
pro
bab
ilit
y
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a16
Curve isofone
Concentration plot
Mat
5
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a17
Turbina eolica con pala da 71 m
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a18
Particolare pala
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a19
Il campo eolico più grande in Italia
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a20
Costo dell’ impianto (€/KWeq)
Conv Cost vs anno
0.00
1,000.00
2,000.00
3,000.00
4,000.00
5,000.00
6,000.00
7,000.00
8,000.00
2004.5 2005 2005.5 2006 2006.5 2007 2007.5
Anno (Yea r)
Co
nv
co
st€/
kW
6
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a21
Considerazioni economiche
Un impianto da 60 MW– costa attualmente circa 100 mil €,
– può produrre intorno a 100_120 GWh/a
– generando un reddito intorno a 18_20 mil €/a
– ampiamente sufficienti a ripagare il costo diammortamento pari a 10 mil €/a circa
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a22
Problematiche
Sviluppo del campo (tempi di qualche anno)
Autorizzative (tempi che potrebbero esserassai lunghi, qualche anno)
Costi d’ investimento assai elevati e cherichiedono forti anticipi per la prenotazione
Tendenza ad introdurre instabilità nella rete
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a23
Biomassa
Tecnologie di combustione– Impianti a griglia
– Impianti a letto fluido
– Piro gassificatori con TG o motore Diesel
Tipologia– Cippato di legno
– Misto, con presenza di CFB
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a24
Caratteristiche impianti a biomassalegnosa
Il potere calorifico della biomassa è relativamente modesto(indicativamente 2500 kc/kg) conseguentemente i consumisono relativamente assai elevati : un valore pari a 1 kg/kWh èun’ ottima performance
In un impianto a biomassa legnosa il controllo o quanto menol’analisi della catena (produzione, logistica, impianto dicombustione) è decisivo
Il rendimento dell’ impianto è un fattore di importanza focale dalpunto di vista tecnico, ambientale ed economico
La ricerca di un compromesso tra dimensione compatibile erendimento è spesso la scelta più importante
7
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a25
Influenza della dimensione econfigurazione su rendimento
Potenza rendimento
20.00%
25.00%
30.00%
35.00%
40.00%
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Potenza MW
Ren
dim
ento
nett
o
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a26
Il più grande impianto a cippato dilegno vergine del mondo : PtTalbot(da Financial Times e Sole 24Ore)
Wood-fuelled power for Wales By Fiona Harvey Published: November 21 2007 02:00 I Last updated: November 21
2007 02:00 A biomass power station capable of supplying half the homes in Wales
with electricity received government consent yesterday. The 350megawatt plant, to be the biggest wood-fuelled plant in the world, isto be built by Prenergy Power at Port Talbot, for about £400m.It is expected to be operational in 2010 and will be supplied with woodfrom environmentally managed forests, mostly in the US and Canada.Burning wood is carbon neutral because trees absorb carbon dioxidefrom the atmosphere as they grow.
Fiona Harvey Copyright The Financial Times Limited 2007
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a27
Carattristiche di Pt Talbot
General performance
Number units 1
Reference temperature C 10.00
Thermal cons kW 771,952.49
ST power kW 326,610.76
Gross power kW 326,610.76
Export heat kW 0.00
Fuel consume kg/s t/a 73.20 2,108,111.66
Gross efficiency 42.31% 2,035.57
Net power kW 293,949.69
Net efficiency % kC/kWh 38.08% 2,261.75
Total heat consumption GWh/a 6,175.62
Denomination PtTalbot
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a28
Caratteristiche dell’ impianto
Caldaia tipo CFB
Ciclo termico convenzionale
Utilizzo di condenzatore ad aria
Studio approfondito del sistema ditrattamento fumi per avere impattoambientale ridotto
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4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a29
La caldaia
Circulating fluidized bed boiler
Alholmens Kraft,Pietarsaari, Finland
Steam 550 MWth
194/179 kg/s165/40 bar545/545 °C
Fuels Wood, peat, coalStart-up 2001
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a30
L’ impianto di riferimento
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a31
Dimensioni della caldaia
77.22
10.10
50.48
28.85
21.63
20.70
24.35
45.06
10.35
9.13
72.03
DE SCRIZIO NE
CFB b oile r
AU TORE
LUCIAN O L AZZERI
RE VISION E
M ay 28 20 07
8
174.24
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a32
layout
longi tudinals ection(AA)
longi tudinals ectio n(A'A')
longi tu dinalsec tion (A''A' ')
B LA C K (O R D A R K GR A Y )M E TA L PA NN EL
C O P PE R C L OS E M E SH WIR E N E TT IN GP AN EL
C OP P E R C L OS E M E SH WIR E N E TT IN G PA NE L
C OP P E R LA R G E ME S H WIR E NE TT IN G PA NE L
B LA C K (O R D AR K G R AY ) ME T A L PA NN EL
K LI NK E R WA LL
C O P P E R LA R G E ME S H WIR E NE T T IN G PA NE L
S K Y -B L U E CO V E RIN G
S TO N E WA L L MA D E B Y ME T A L BIG CA GE
B L A CK ( OR D AR K G R AY ) CO V E RIN G
0.0 0
+ 3 5.1 0
+ 5 .0 0
+ 35 .10
+ 11 .50
+ 2 0.0 0
+ 4 9.2 5
+ 6 5.0 0
+ 45 .00
+ 3 0 .00
+ 6 .30
+ 13 .10
+ 2 0.0 0
+ 1 00 .00
1 0 - CO N V EY OR
2 5 - ST O C KP ILE1 1 - FU E L SIL OS5 - ST AC K
4 -E SP3 - BO IL ER1 - PO WE R HO U SE8 -A IR C O ND E N SE R
9
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a33
Rendering
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a34
Esempio di impianto da 30 MWe
Dati MCR
Consumo termico prog kW 98,637.26
Potenza lorda kW 35,881.67
Calore trasmesso kW 0
Consumo combustibile kg/s 9.35t/a 269,366.78
Efficienza lorda 36.38%
Potenza netta kW 31,934.69
Efficienza netta 32.38%
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a35
Tipo di boiler : BFB
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a36
Sistema di trattamento fumi
10,546.04
Fuel Compos ition Compos iz comb ustibi le
C Carbonio 31.30%H2 Idrogeno 3.60%
S Zolfo 0.00%
N Azoto 0.03%
O Ossigeno 18.50%H2O Acqua 42.00%
Ash Ceneri 4.56%
Alogen Alogeni 0.01%
Other Altro (Carbonati) 0.00%Total 100.00%
8.50
0.00
Flue gas Com p weig ht Compos iz fumi peso
N Azoto 64.245%
H2O Acqua 12.491%CO2 Anidride carbonica 18.184%
SO2 Anidride solforosa 0.000%
O Ossigeno 4.466%
Fly ash Ceneri Volatili 0.615%
Alogen Alogeni 0.002%
Total 100.00%
Stack design
estimated flow kg/s m3/s 53.65 59.49estimate stack temperature C 147.14
Exhaust velocity m/s betwe en 25 and 30
Stack height m/s > 50
Stack diameter m 1.66
CaO
4.00
10
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a37
Per un buon rendimento :essenziale configurazione RH
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a38
Caratteristiche generali impianti abiomassa per produzione di potenza
Impianti di potenza media abbastanza/moltoelevata
Utilizzo di tecnologie provate ed affidabili
Ricerca di rendimento elevato
Consumi di combustibile assai elevati comeconseguenza del valore modesto del PCI
Importanza decisiva della logistica
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a39
I pirolizzatori_ caratteristiche generaliun esempio tipico
Potenza 0.91 MWe
Tipologia Pirolisi congassificazione ed utilizzo del gas in motori acombustione interna
Tecnologia pirolisi xxxxx
Combustibile Biomassa verginelegnosa
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a40
Il pirolizzatore
11
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a41
Esempio di impianto
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a42
Le fasi della pirolisi : essicazioneNota : essenziale per il funzionamento
Input
Wet fuel input kg/s t/hr 0.43 1.548
Humidity 42.00%
Ashes 4.00%
LHV kJ/kg 10429.51
Total heat input kW 4484.691
Dry matter kg/s 0.2494
Drier performance
Humidity after drier 15.00%
Fuel input kg/s t/hr 0.29 1.06
Evaporated water kg/s 0.1806
Necessary heat kW 451.5
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a43
Gassificazione
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a44
Purificazione
Purification
Temperature of purified gas C 50
Heat loss kW 352.09
Actual available heat kW 3447.588
12
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a45
Bilanci e produzione
Motors efficiency 29.00%
Total gross power kWe 999.8006
Auxilaliary losses kWe % 149.9701 15.00%
Total net power kWe 849.8305
Total gross effic 22.56%
Total net efficiency 19.18%
Consume net wet kg/kWh 1.82
Consume net dry kg/kWh 1.24
Hours of operation h/a 7,500.00
Total fuel cons t/a 11,610.00
Total net production GWh/a 6.37
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a46
Lay out
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a47
Caratteristiche generali deipirolizzatori
Impianti relativamente piccoli , generalmente daqualche centinaio di kW a qualche MW
Possibile metterli in parallelo Abbastanza flessibili in termini di combustibile ma
con necessità di taratura Rendimenti netti non superiori al 20% e dunque
consumi tipicamente intorno a 2kg@2500 kg/kWh Costo specifico intorno a 3500_4500 €/kW Prodotto di nicchia, se utilizzato dove opportuno
presenta qualche vantaggio
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a48
Economicità di impianti a biomassa adalta efficienza
71.68€/MWhTotale
0.09€/MWhCosto altri
5.00€/MWhCosto operaz manut
18.85€/MWhCosto capitale
47.74€/MWhCosto combustibile (50 €/t)
Costi spec e totali
13
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a49
Economicità impianti a pirolisi
163.79€/MWhTotale
10.07€/MWhCosto altri
35.00€/MWhCosto operaz manut
61.91€/MWhCosto capitale (3500 €/kW)
56.81€/MWhCosto combustibile (30€/t)
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a50
Impianti solari fotovoltaici
Tecnologia matura e disponibile facilmente
Costo di produzione del solare fotovoltaico attuale assaielevato, intorno a 0.5 €/kWh essenzialmente per effetto delcosto dell’ impianto estremamente elevato (5000-6500 €/kWp)
La produzione netta W (kWh/a) di un impianto fotovoltaico sipuò valutare come
– W = P*h*F
– P potenza nominale impianto kWp
– h ore equivalenti di produzione (1080_1200 h/a)
– F fattore (circa 1 per impianto fisso 1.1 tracking mono assiale
– 1.3 tracking biassiale
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a51
Dati su costi specifici
Costo spec vs dimens
5,000.00
6,000.00
7,000.00
8,000.00
0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1,000.00 1,200.00
Potenza d i picc o kWp
Co
sto
sp
ec
ific
o€
/k
Wp
97.31
996.13
50.61
1,012.00
1,008.70
50.42
49.25
171.53
1,013.09
50.86
1,013.10
994.30
671.07
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a52
Esempio di impianto a doppio tracking
Il sistemaIl sistema èè montato sumontato su
un palo che non occupaun palo che non occupaspazio a terraspazio a terra
Sotto la struttura siSotto la struttura si
può far crescere erbapuò far crescere erbao continuare ao continuare a
coltivarcicoltivarci
STRUTTURA AD INSEGUIMENTOSTRUTTURA AD INSEGUIMENTO (1)(1)
14
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a53
Schema impianto a tracking
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a54
Schema elettrico
Inv er ter dat a D at i inver te r
Inverter number N umero inverter 4
MPPT D ispositivo ricerca massima pot Yes/si
Open circ Voltage des V Tensione di progetto max e progV 710.40
Current A Corrente di progett o A 52.00
Power W Potenza kW 27.30
DC voltage min t ensione CC min kV 0.33
DC voltage max t ensione CC max KV 0.98
Inverter AC voltage t ensione uscita CA kV 0.4
Outlet vo ltage Tensione uscita kV 20
Transformer Trasformatore YES
Sys te m Sis tem a
Peak power tot W Potenza massima W 109,344.12
Tot numb cells N umero tot ale celle 640
Number cells ser ies N umero celle in serie 16
Voltage V Tensione V 492.11
Current per ser ies A Corrente totale pergruppo A 0.89
Inverter current A Corrente all'inverter A 8.95
Powerperstr ing W Potenza per gruppo W 440.42
Power inverter W Potenza inver termedia oper W 4,404.16
Total power W Potenza totale cond nom W 16,031.13
Efficiency Eff icienza totale 10.24%
16
492.11
0.89
8.95
10
Lanciano
5-apr-08
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a55
Layout
41.110
3.38
1.58
1.039
2.039
0
32
20
25.86
Lanc iano
67.59
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a56
Tipico conto economico (buona resa)
Andamento Flusso totale
-600000.00
-400000.00
-200000.00
0.00
200000.00
400000.00
600000.00
800000.00
0 5 10 15 20 25
Anno
Flu
sso
inte
gra
to€
Flusso totale
Flusso tot invest
"Flusso banca"
Andamento Flusso totale
-600000.00
-400000.00
-200000.00
0.00
200000.00
400000.00
600000.00
800000.00
1000000.00
0 5 10 15 20 25
Anno
Flu
ss
oin
teg
rato
€
Flusso totale
Flusso tot invest
"Flusso banca"
15
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a57
Esempio di conto economico
Andamento Flusso totale
-6000000.00
-4000000.00
-2000000.00
0.00
2000000.00
4000000.00
6000000.00
8000000.00
0 5 10 15 20 25
Anno
Flu
ss
oin
teg
rato
€
Flusso totale
Flusso tot invest
"Flusso banca"
Andamento Flusso totale
-500000.00
-400000.00
-300000.00
-200000.00
-100000.00
0.00
100000.00
200000.00
0 5 10 15 20 25
Anno
Flu
sso
inte
gra
to€
Flusso totale
Flusso tot invest
"Flusso banca"
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a58
Conclusione su fotovoltaico
Tecnologia completamente matura
Problemi di costi di installazione elevati, damigliorare
COE assai elevato
Praticamenete inaffrontabile se non con ilsupporto di istituti finanziari e creditizi
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a59
Impianti a biogas e fermentazione
1. 1 Pre-vasca per la raccolta del liquame esistente
2. 1 Tramoggia e rispettiva tecnica di caricamento di co-fermenti palabili
3. Sala di pompaggio
4. Impianto di distribuzione dei liquidi per le vasche
5. 2 fermentatori isolati e riscaldati con agitatori ad immersione e tecnica d’ immissione di solidi con
copertura a telo; la capacità è pari a circa 1720 m3. La temperatura di fermentazione è pari circa 55 C
(processo in regime di termofilia) ed il calore è prelevato direttamente dal cogeneratore descritto nella
sezione 2.1.3
6. 1 vasca di stoccaggio di liquame riscaldata con copertura a telo e agitatori ad immersione. Il volume massimo di
gas contenuto è pari a circa 490 m3 su un volume totale pari a circa 4500 m3
7. Condotta del biogas e desolforazione . La desolforazione del biogas avviene tramite l’adduzione controllata d’ossigeno
ambientale ai fermentatori. L’attività dei batteri sulfurei (Sulfobakter Oxydans) trasforma l’acido solfidrico e l’ossigeno
contenuto nell’aria in zolfo e acqua. Lo zolfo si separa dal biogas in forma di uno strato giallastro e viene asportato
assieme al liquido fermentato. Vi è anche una fase di raffreddameno onde separare la condensa
8. Cogeneratore con rispettivo container di cui alla sezione 2.1.3
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a60
Schema di processo
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4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a61
Consumo per un impianto da 1 MW
Tipologia Liquame bovino Pollina Reflui Insilato mais pastone di mais Total
Prodotti t/d 20.00 6.00 0.00 35.00 4.00
Fraz sost secca 8.00% 30.00% 34.00% 40.00%
Sost secca kg/s 1600 1800 0 11900 1600
Fraz org ss 0.86 0.65 0.96 0.98
Prod bio m3/kgorg 0.42 0.5 0.66 0.98
Prod biogas m3/kg 0.0289 0.0975 0.0000 0.2154 0.3842
gas prod m3/d 577.92 585.00 0.00 7539.84 1536.64 10239.40
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a62
Commenti ed Economicità
Tecnologia completamente disponibile,matura e facilmente reperibile
La tariffa attuale (prossima a 0.3 €/KWh)rende questo tipo di impianti estremementeinteressanti dal punto di vista economico
Necessita di notevoli estensioni (qualchecentinaio di ha) per reperire il materialenecessario
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a63
Impianti ad olio vegetale
Si tratta di usare un motore Diesel CI con oliovegetale (che poi era l’ idea originale dell’inventore del motore)
Occorre modificare il motore esistente inmodo da renderlo adatto all’ utilizzo con oliovegetale a maggiore viscosità
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a64
Schema d’ impianto
Typemachines Tipomacc hime G as motor 18 cy l
Power per machine Pot enza unitaria kW 17,278.27
Cons umeper machine Consumoper mac china kW 37,299.47
Number Cy linders Numero c ilindri 18
Tota l exh flow F lus so tota le kg/s 60.47
Exhaus t flow per machine Por tata dis c aric o per mac china kg/s 30.24
Exhaus t temperatur e Temper atura dis c aric o C 37 4
Tota l power Pot enza tota le kW 34,556.54
Tota l cons ume Consumot ot ale kW 74,598.94
Diesel power t otal gross Potenzat otale motori lor da kWe 34,556.5 4
Steam t urbine gross Potenzat otale turbina a vap kWe 2,801.76Total gross power Potenzat otale lorda kWe 37,358.3 0Ot to Motors consumpt Consumo mot ori kW 74,598.9 4Posr firing consumptio n Consumo post f iring kW 0.0 0
Total consumption Consumo tot ale kW 74,598.9 4Gross efficiency rendimento lor do 50.08%Par asiti cand C onsume losses Per dite parassit ee consumi kW 911.57 2.44%
Net pr oduction Produzione netta kW 36,446.7 3Net eff iciency Efficienzanet ta 48.86%
Load coeff icient Coeff iciente di carico 0.8 5Net power Potenzanett a kWe 30,484.3 4Total consume Consumo tot ale kWt 63,409.1 0Motors consume Consumo mot ori kWt 63,409.1 0
CV r at io Rapporto C V 1.0 0Hour so f operation Or ed i oper azione h/a 8000Total elect rical production Produzione elet trica tot GWh/a 243.87
GC pr oduction Produzione CV GWh/a 243.87Total consume Consumo tot ale GWh/a 507.27Motors consume Consumo mot ori GWh/a t(Knm3/a) 507.27 50,727.28
Post firing consume Consumo post f iring GWh/a Knm3/a 0.0 0 0.00Average electr ef fic Efficienzamedia 48.08%
0
1,0 28.57
100.00
310.97
Param Parametr o SH Evap ECO
W ater s ide Lato vapore
Wat flow kg/s F lus s oacqua kg/s 1.95 1.95 1.97
Wat pres bar Pres s ione bar 36.50 37.50 38.00Inlet w tempC Temperatura ingr es so C 245.13 237.13 109.00
Outlet w temp C Temperatura usc ita C 350.00 245.13 237.13
Inlet s team enth Ent alpia ingress o kJ/kg 2,804.27 1,024.00 459.44
Outlet s team ent h Ent alpiaus cita kJ/kg 3,103.35 2,804.27 1,024.00
Gas s ide Lato gasGas flow kg/s F lus s ogas kg/s 30.24 30.24 30.24
Inlet temp C Temperatura ingr es so C 374.00 356.86 253.13
Outlet TempC Temperatura usc ita C 356.86 253.13 219.32
Inlet ent hkJ/kg Ent alpia ingress o kJ/kg 954.01 934.75 820.13
outlet ent hkJ/kg Ent alpiaus cita kJ/kg 934.75 820.13 783.42H eat trans fer C alores c ambiato
Heat kW Calor e kW 582.23 3,465.81 1,110.08
LM TD C LMTD C 57.04 39.34 48.85
UA kW/C UA kJ/C 10.21 88.10 22.72Tota l ar ea Areatota les c ambio mq 408.30 3,523.82 908.96
Bare tube ar ea Areatubo con alette mq 40.83 352.38 90.90
Gross S Tpowe rkW P otenza lorda turbina kW 2,801.76
Parass and auxl oss es kW P erdite paras s e a ux kW 140.57
Export Load kW Cal ore esportato kW 0
Net power P otenza ne tta kW 2,661.18
Typ e pf fue l T ipo d ic omb us tib i le V eg et oi l
Stora ge S tocc ag gio d /a m3 5 0 8 ,4 54 .55
Nu mb er tank s Nu mero s erb atoi 4
Tan k ca pac i ty Cap ac ità s erba to io m 3 2 11 3.6 4
Tan k size Dime nsio ne m 1 3.5 5
Fue l tem pera ture T emp eratu ra co mb C 5 5
Amb ien ttem pera ture T emp eratu ra amb ient C 1 5
Co ns ume h eat avg pea k Co nsu mo te rmic o med picco k W 18 4.5 0 7 37 .98
Ch eck avai lab il ty h eat Co nfron ta disp on ibi l ità c al k W Ava ila ble
He ating fu el temp T emp eratu re I/O flu id o risc C 9 0.0 0 70 .0 0
Fluid d esign flo w F luss o pro ge tto m 3/h 55 5.2 6
Fue lp ump flo w F luss o po mp a al im ento k g/ s m3 /s 4.14 0 .00 43
He ad lo ss P erdi ta ca ric o b ar 1 .5
Powe rp ump P oten za p om pa k W 0.93
Pum p typ e T ipo p om pa "s crew typ e"
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4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a65
layout
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a66
Commenti
E’ un impianto cogen di un certo impegnoanche se di tecnologia assolutamentecognita
Un impianto da 35 MW consuma circa 50000t/a di combustibile
Il COE è per quasi 80% dovuto alcombustibile
4/9/2008 Luciano Lazzeri rev 1a67
Conclusione
Gli impianti ad energie rinnovabilirappresentano, ove gestiti conconsapevolezza ed efficienza una varlidaalternativa