AIEL Tecnologie 27 08 06
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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 [email protected]