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Gassificazione di cippato legnoso e
motori a gas
Ing. Paolo Magneschi
Utilizzi delle biomasse in relazione alle loro
caratteristiche
Potere calorifico legna di castagno
Variazione del potere calorifico del legno in
base all’umidità
Classificazione del cippato
Si fa riferimento alla norma UNI EN 14961
Tre criteri di classificazione:
1. Origine e materie prime
2. Analisi chimica
3. Merceleogia
Granulometria
Umidità
Ceneri
Potere Calorifico
Densità sterica
Caldaie a cippato per riscaldamento
Le caldaie a cippato esistono in varie taglie - dalle poche
decine di kWth a qualche MWth
piccole: per usi familiari o condominiali
grandi: per reti di teleriscaldamento
Necessitano di una rete di distribuzione
Esempio di un impianto di
teleriscaldamento (Comune di Chiusdino)
Potenza impianto: 350 kWth
Costo impianto: caldaia 66.000 € + rete 285.000 € + Iva
10%
Numeri utenti allacciati 30 (35)
Potenza termica max disponibile per utente: 30 kW
Consumo cippato: 2570 quintali/anno = 18000 €/anno
(3,5 quintali = 1 MWh equivalente a un rendimento di
circa 70%)
Costi di esercizio e manutenzione come da contratto
stipulato con ditta 28.800 €/anno + Iva
Costo annuo per utente: 0,069 €/kWh termici
corrispondente a ca.1000 € /anno medi
Produzione energia elettrica da legno
Principali applicazioni per biomasse legnose:
Caldaia + ciclo a vapore
Caldaia + cicli a fluidi organici
Gassificatore + motori a gas
La legislazione e gli incentivi attuali* favoriscono impianti di piccolo taglia ≤ 300 kWth
* (decreto 6 luglio 2012 in attuazione)
Gassificazione
Composizione tipica syngas
CO 17-20 %vol
H2 13-16 %vol
CH4 1-4 %vol
Potere calorifico inf. 5.5-6 MJ/kg
Pretrattamento del cippato
Il cippato commerciale
necessita di essicazione e
vagliatura per raggiungere
le caratteristiche richieste
nel gassificatore
Esempio gassificatore (45 kWe)
Gassificatore
Dimensioni:
5.3 x 1.5 x 2.3 m
Motore
Dimensioni:
2.6 x 0.9 x 2.2 m
Gassificatore 45 kWe
Motori a gas per produzione en. elettrica
Tipologia di motori:
A gas aspirati
A gas turbocompressi
Dual fuel (max 5% di gasolio consentito)
Filtraggio del syngas
Il syngas deve essere filtrato per evitare danni al
motore dovuti al particolato e al TAR
Particolato: max 35 mg/Nm3 (consigliato max 10
mg/Nm3)
TAR: max 60 mg/Nm3
Metalli alcalini: max 15 mg/Nm3
La purificazione del syngas viene attualmente
ottenuta con filtri a maniche (necessitano pulizia
periodica)
Utilizzo del calore residuo
Il processo di gassificazione produce circa 2.4 kWth
per ogni kWe prodotto (45 kWe corrispondono a 110
kWth)
Temperatura intorno agli 80-90 °C
Un parte del calore (circa 20%) è usato per
essiccare la biomassa in ingresso
La parte rimanente è disponibile per vari usi
(condizionamento residenziale, riscaldamento serre,
essiccare foraggi..)
L’utilizzo del calore migliora sensibilmente
l’economia dell’impianto
Schema di gassificazione con cogenerazione
Considerazioni economiche
(SENZA utilizzo del calore residuo)
Ipotesi
Potenza elettrica lorda: 45 kWe (netta 37,35%)
Potenza elettrica netta: 37,35% (17% per consumi interni)
Ore funzionamento annuo: 7500
Consumo cippato: 45 kg/h, Costo cippato: 60 €/t
Costo impianto: 350.000 € (chiavi in mano)
Ammortamento annuo (20 anni): 17.500 €
Costo annuo ricambi: 5000 €
Altri Costi: 2000 € (esclusi esercizio e manutenzione)
Tariffa applicabile: 0,257 €/kWh (biomassa sottoprodotto)
Ricavi al netto del combustibile: 51.700 €/anno
Restano: 27.200 €/annuo
Considerazioni economiche
(CON utilizzo del calore residuo)
Ipotesi Potenza elettrica lorda: 45 kWe (netta 37,35%)
Potenza elettrica netta: 37,35% (17% per consumi interni)
Ore funzionamento annuo: 7500
Consumo cippato: 45 kg/h, Costo cippato: 60 €/t
Costo impianto: 350.000 € (chiavi in mano)
Ammortamento annuo (20 anni): 17.500 €
Costo annuo ricambi: 5000 €
Altri costi: 2000 € (esclusi esercizio e manutenzione)
Tariffa applicabile: 0,297 €/kWh (biomassa sottoprodotto)
Ricavi vendita calore: 8.640 € (60 kWth, 150 giorni, 0,04 €/kWh)
Ricavi al netto del combustibile: 71.500 €/anno
Restano: 47.000 €/annuo
Conclusioni
Il cippato di legno per energia ha due sbocchi:
Combustione (produzione termica)
Gassificazione (produzione elettrica e termica)
La gassificazione rappresenta una pratica provata e
diffusa per produzione di energia elettrica e termica
da biomassa
Con gli incentivi attualmente previsti è garantito il
ritorno dell’investimento con biomasse di scarto
L’utilizzo del calore migliora significativamente
l’economicità dell’impianto