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14 Case History a cura di Convert Italia

COGENERAZIONE

Impianto di gassificazione da 199 kWe per la produzione di energia elettrica e termica abbinato a un impianto di pellettizzazione pellettizzazione con essiccatore a tappeti, sistema di imb allaggio automatico del p ellet pro dot to. L’essiccatore ha una potenza di circa 1 MW e quindi è necessario l’utilizzo di una caldaia alimentata anch’essa a cippato della potenza termica di 750 kWt. Utilizzando un cippato in ingresso con contenuto idrico di circa il 40%, la producibilità stimata di pellet è di circa 9.000 ton/anno. Il progetto prevede l’installazione di un impianto di gassificazione alimentato a cippato di legno da

Composizione di impianto

abete rosso (classificato come sottoprodotto di origine

L’impianto si compone di due sezioni:

biologica dalla Tabella 1-A del DM 6 luglio 2012)

-- una prima sezione riguarda la gassificazione del

della potenza elettrica nominale di 200 kW con

cippato con produzione di syngas utilizzato come

recupero termico pari a 360 kWt (di cui 200 kWt

combustibile gassoso per alimentare il cogeneratore

“utile” ai sensi del DM 4 agosto 2011). L’impianto

e nd ot e r mic o a cic l o O t t o. In que st a s ezio ne

di gassificazione è abbinat o a un sist ema di

si ha produzione di energia elettrica e calore di

figura 1 - Schema dell’impianto di gassificazione e pellettizzazione di cippato di legno


COGENERAZIONE

Case History 15

cogenerazione (CHP). Una quota parte del calore di

valvola che consente di isolare l’ambiente esterno

cogenerazione (circa 150 kWt) viene utilizzato per

ed evitare infiltrazione dell’aria. Le valvole a

garantire un contenuto idrico del 10% nel cippato di alimentazione al gassificatore;

saracinesca si aprono alternativamente; -- gassificazione: il cippato gassifica all’interno del

-- una seconda sezione di impianto è composta

reattore con P<Patm e T di circa 700 °C. Il sistema

dall’essiccatore a tappeti alimentato sia dal calore

di gassificazione è del tipo in contro corrente con

“utile” cogenerato da motore a syngas (200 kWt)

incremento della temperatura lungo il letto verticale.

sia dalla caldaia a biomassa integrativa (750

-- raffreddamento e pulizia del syngas: le ceneri

kWt) per la generazione del calore necessario ad

contenute nel gas vengono separate in un ciclone

alimentare il sistema di pellettizzazione. A valle del

e le polveri sono filtrate attraverso un microfiltro

pellettizzatore si utilizza un sistema automatico di

ceramico a maniche ad alta temperatura (filtrazione

insaccamento (sacchi da 15 kg).

gas a caldo). Poi il syngas è raffreddato attraverso

La combinazione di un sistema per la produzione di

un chiller. Le ceneri della gassificazione sono

pellet garantisce molteplici vantaggi:

raccolte in continuo in un apposito contenitore di

-- consente di operare in assetto cogenerativo ad alto

smaltimento;

rendimento in quanto si utilizza per tutto l’anno

-- recupero termico: il recupero termico è operato sul

il calore utile cogenerato dal motore a syngas

raffreddamento del syngas, con produzione di aria

evitandone la dispersione;

e acqua calda per l’essiccatore e successivamente un

-- permette di trasformare un sottoprodotto legnoso a

secondo recupero termico sul cogeneratore.

media densità energetica (cippato) in uno a più alta

-- generazione elettrica: il cogeneratore è composto

densità (pellet), conferendo al prodotto un valore

da un mot ore a gas a b asso numero di giri

aggiunto e permettendone la commercializzazione

(provenienza navale) opportunamente modificato

al dettaglio a prezzi sostenibili;

per il funzionamento con syngas.

-- la pro duzione di e nergia e let trica in asset t o cogenerativo ad alto rendimento permet te

Biomassa di alimentazione dell’impianto

l’accesso al premio di 0,01 €/kWhe e, nel caso di

La biomassa, sulla base di accordi di filiera, sarà

teleriscaldamento, al premio di 0,04 €/kWhe.

costituita da cippato di legno vergine, differenziata in ragione del suo utilizzo (gassificatore, caldaia,

Processo di gassificazione

pellettizzatore). La biomassa proviene principalmente

L’impianto di gassificazione è composto dalle seguenti

da potature di arbusti, abeti e querce, residui e scarti

sezioni:

delle lavorazioni agricole e manutenzione boschiva.

-- stoccaggio ed essiccazione del cippato: il cippato

La quantità necessaria al progetto (circa 20.000

in arrivo all’impiant o è st o ccat o in ap p osit o

ton/anno) viene garantita annualmente da contratti

magazzino, viene prelevato attraverso una coclea

di fornitura siglati con Aziende Agricole e Forestali

trituratrice e posto all’interno del bunker dove

locali. L’impianto è situato in un contesto dove il

avviene l’essiccazione; in prossimità dello stoccaggio

patrimonio boschivo genera una notevole quantità

è posizionato un vaglio che separa il cippato di

di biomassa da conifera (la regione Trentino Alto

pezzatura idonea al processo di gassificazione e

Adige). Questo è un esempio di utilizzo esemplare

il cippato fuori specifica (le frazioni fini e quelle

della biomassa che coinvolge le risorse locali; genera

troppo grandi).

reddito e occupazione locale e fornisce energia

-- caricamento: il caricamento del cippato avviene

termica agli utilizzatori finali.

per mezzo di un nastro trasportatore fino alla parte

L’alimentazione richiesta all’ingresso del gassificatore

superiore del gassificatore. Il cippato è immesso

è cippato di legno naturale con umidità uniforme

dentro al reattore attraverso un sistema a doppia

media non superiore al 15%. La pez zatura del


16 Case History

COGENERAZIONE

figura 2 - Quantitativi di biomassa in ingresso e uscita dall’impianto

cippato deve essere compresa tra i 30 e i 70 mm di

Il filtraggio del syngas è totalmente a secco: in

lunghezza. Per evitare la presenza di pezzature non

uscita dal reattore, il gas passa in un ciclone, dove

idonee alla gassificazione, è interposto un vaglio

per effetto centrifugo vengono separate le polveri

tra l’essiccatore e lo stoccaggio coperto (da qui

trascinate e successivamente è avviato in un filtro a

l’alimentazione automatica all’impianto). Per truciolo

maniche ceramico, progettato per lavorare ad alte

e segatura possono sorgere dei problemi causati al

temperature.

trascinamento della biomassa assieme alle ceneri, con

L e c e n e r i d e l l a g a s sif ic a z i o n e s o n o r a c c o l t e

perdita della parte fine della biomassa immessa.

continuamente in un contenitore di smaltimento

ceneri. La miscela di ceneri può essere utilizzata per

Tecnologia di filtraggio del syngas prodotto

de-acidificazione di suoli forestali, chiudendo così

La fase di raffreddamento e purificazione del syngas

completamente il ciclo naturale.

è di fondamentale importanza poiché permette di recuperare il calore e destinarlo all’essiccazione del

Vantaggi della gassificazione:

cippato; permette, inoltre, di abbattere le ceneri e le

-- ciclo produt tivo senza combustione; non sono

impurità trascinate dal gas prodotto.

presenti emissioni in atmosfera di residui incombusti

figura 3 - Schema a blocchi dell’impianto di gassificazione


COGENERAZIONE

Case History 17

e non o ccorre alcun sist e ma di filtrazione e

Analisi costi/ricavi dell’investimento:

captazione delle emissioni residue. Ne consegue

-- tariffa incentivante base: 0,257 €/kWhe;

l’accesso al premio aggiuntivo di 0,03 €/kWhe per

-- p re mio p e r risp e t t o re q uisiti di e missio ni in

le ridotte emissioni; -- unico residuo di lavorazione è carbone vegetale che viene raccolto, purificato e rivenduto; -- il processo produttivo è a ciclo chiuso e opera in

atmosfera: 0,030 €/kWhe; -- premio per la cogenerazione ad alto rendimento: 0, 010

€/ k W h e

/

0,0 4 0

€/ k W h e

(per

teleriscaldamento).

depressione (non ci sono componenti pericolosi ad

La tariffa incentivante totale risulta essere pari a

alta pressione);

0,297 €/kWhe.

-- il combustibile in ingresso è cippato di legno quindi facilmente gestibile e reperibile; -- il consumo medio dell’impianto (circa 1 ton/h) richiede bassi livelli di stoccaggio e trasporto; -- anche per piccole taglie (<300 kWe) il livello tecnologico raggiunto garantisce una soddisfacente efficienza e continuità di servizio.

figura 4 - Macrovoci impianto chiavi in mano

L’impianto “Chiavi in mano” tiene conto delle macrovoci riportate in Figura 4. I l p a y-b a c k t im e d e ll ’inizia t i va a f ull e quit y risulta essere di circa 4,5 anni, invece con un finanziamento a 15 anni con equity del 20% al tasso fisso del 7%, il pay-back time è di circa 2 anni.


Cogenerazione giugno2013  

Case history per impianto di gassificazione da pellet

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