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Impianti alimentati a biomassa solida

Gli impianti alimentati da biomassa consentono la conversione dell’energia termica, contenuta nel combustibile biomassa, in energia meccanica e successivamente in energia elettrica. Le principali biomasse solide utilizzate per scopi energetici sono:

  • legna;
  • cippato: legname in scaglie prodotto da legno di bassa qualità, come i residui delle potature boschive, agricole, urbane, gli scarti prodotti dalle segherie;
  • pallet: polverino ottenuto dalla sfibratura dei residui legnosi, compattato per pressione in cilindretti;
  • sansa di olive: sottoprodotto del processo di estrazione dell'olio d'oliva composto dalle buccette, dai residui della polpa e dai frammenti di nocciolino;
  • vinacce: scarti delle operazioni di pigiatura e torchiatura dell’uva;
  • gusci, noccioli e bucce: sottoprodotti dell’industria conserviera.

La biomassa può essere utilizzata a fini energetici in maniera diretta o indiretta.

In un impianto di cogenerazione alimentato da biomassa in modo diretto, i componenti fondamentali sono:

  • combustore all’interno della quale avviene il processo di combustione;
  • motori primi che trasformano l’energia termica in energia meccanica;
  • sistema di recupero termico attraverso cui avviene il recupero di calore;
  • alternatore che converte l’energia meccanica prodotta dal motore primo in energia elettrica;
  • impianti di trattamento dei fumi da combustione che si sono formativi in caldaia.

La combustione della biomassa può avvenire in caldaie a griglia fissa o mobileLe caldaie a griglia fissa hanno solitamente potenze inferiori e si adattano peggio al variare delle caratteristiche fisiche (dimensioni e umidità) della biomassa solida quale ad esempio il cippato; hanno però un costo minore.

Le caldaie a griglia mobile consentono l'avanzamento del combustibile mediante griglia mobile inclinata, per un efficace controllo dello spessore del letto di combustibile anche in condizioni di rammollimento e parziale fusione delle ceneri. Il risultato è un’ottima combustione e una considerevole decantazione delle polveri dei fumi già in caldaia.

Le principali tipologie di motori primi per produrre energia elettrica partendo dalle biomasse sono:

  • motori a pistone a vapore;
  • turbogeneratori ORC - Oraganic Rankine Cycle;
  • turbine a vapore.

La tecnologia che si presenta al momento più matura ed efficiente è la combustione diretta della biomassa in caldaie a griglia con recupero termodinamico dei fumi tramite ciclo Rankine .

Gli scambiatori di calore, invece, hanno la funzione di trasferire il calore prodotto dal motore primo ad un fluido, solitamente acqua, che andrà ad alimentare le utenze sotto forma di acqua calda oppure vapore, a secondo delle necessità e del motore primo scelto.

Per un approfondimento sulle caratteristiche dei motori primi e sui sistemi di trattamento dei fumi i quali hanno il compito di rendere le emissioni di inquinanti compatibili con i limiti di legge, si rimanda awww.tecnologiepulite.it.

Relativamente all’utilizzo indiretto della biomassa i processi più noti sono la pirolisi e la gassificazione. Questi sono processi di conversione termochimica di un combustibile solido (come è la biomassa) risultano più complessi rispetto ai metodi diretti e consentono di trasformare la biomassa in ingresso all’impianto in liquidi o gas più puri rispetto al combustibile di partenza.

Le tipologie impiantistiche più diffuse per l’utilizzo delle biomasse a scopi industriali sono le seguenti:

  • impianti tradizionali con forno di combustione della biomassa solida, caldaia che alimenta una turbina a vapore accoppiata ad un generatore;
  • impianti con turbina a gas alimentata dal syngas ottenuto dalla gassificazione di biomasse;
  • impianti a ciclo combinato con turbina a vapore e turbina a gas;
  • impianti termoelettrici ibridi, che utilizzano biomasse e fonti convenzionali (il caso più frequente è la co-combustione della biomassa e della fonte convenzionale nella stessa fornace);
  • impianti, alimentati da biomasse liquide (oli vegetali, biodiesel), costituiti da motori accoppiati a generatori (gruppi elettrogeni).
Quali applicazioni domestiche per le biomasse?

Sul mercato italiano, al di là dei classici camini e stufe a legna, si possono trovare varie soluzioni tecnologiche per l’utilizzo delle biomasse solide per il riscaldamento di ambienti e produzione di acqua calda sanitaria alternative ai sistemi convenzionali (caldaie a gas o gasolio). I sistemi più diffusi sono alimentati a legna, cippato o pallet e sfruttano le seguenti tecnologie:

  • caldaie a legna, cippato;
  • termo-camini a legna e pallet;
  • termo-stufe – sistema ibrido tra un camino, una stufa ed una caldaia.

 

(Ultimo aggiornamento: mercoledì 5 dicembre 2012).
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