L' impianto di pirogassificazione
In considerazione del fatto che solitamente gli impianti a cogenerazione da biomasse, in Italia soprattutto, sono considerati per lo più di grande taglia e non c'è cultura di utilizzo e valorizzazione degli scarti anche in scala ridotta e confacente alla produzione di biomasse di realtà agricole o zootecniche, piuttosto che oleifici o vigneti di industrializzazione medio-piccola, si è voluto creare l'opportunità per migliaia di imprenditori di ricevere benefici in termini di RISPARMIO-OTTIMIZZAZIONE-RICAVO attraverso l'impiego di impianti a pirolisi di piccola taglia. Per avere idea dei quantitativi minimali da prendere in considerazione consultate, previa acquisizione di password, la Tabella Masse.
Questo quadro ci ha spinto a ragionare su quello che secondo noi avrebbe dovuto essere un moderno impianto di produzione di energia da pirolisi di altissima qualità per il trattamento di biomasse agricole aderente alle necessità della maggior parte della micro-imprenditoria: abbiamo individuato le variabili principali su cui focalizzare l'attenzione per produrre un brevetto tutto italiano che generasse grandi benefici ed al contempo alla portata di una vasta clientela, riassumibili nei seguenti aspetti: POTENZA; TECNOLOGIA; VANTAGGI; GESTIONE; INGOMBRI; PREZZO.
Vediamo insieme nel dettaglio queste variabili e le strade che abbiamo percorso.
La nostra esperienza, confortata dalla conoscenza del mercato, ci ha fatto concludere che la potenza ottimale dell'impianto per la produzione di energia da pirolisi delle biomasse debba essere compresa tra i 20 ed i 200 kWe elettrici, lasciando tuttavia aperta la strada di potenze maggiori attraverso la "componibilità" dei modelli base.
Tali dimensioni sono a misura per la stragrande maggioranza delle aziende agricole o zootecniche, e di tutti quegli altri enti o società che hanno la necessità di smaltire biomasse. Impianti a pirolisi di dimensioni maggiori sono realizzabili pertanto mediante l'installazione di più macchine in serie o in parallelo a seconda dell'energia necessaria. Tale soluzione permette grande flessibilità e potenziamenti successivi estremamente semplici.
1- Potenza impianto
2- Vantaggi ecologici
L'uso di biomasse a fini di produzione di energia restituisce in atmosfera la stessa quantità di anidrite carbonica assorbita dalle biomasse per il loro accrescimento. E' quindi considerata ad impatto ZERO ai fini dell'effetto serra. La gassificazione delle biomasse è meno inquinante della combustione perché produce quantità notevolmente inferiori di polveri sottili, gas nocivi e ceneri e la stessa energia. L'impiego del gas prodotto dalla gassificazione (SYNGAS) garantisce un buon rendimento elettrico sintetizzabile nella formula di produzione pari ad 1 kW elettrico per ogni 1.2 kg di biomasse processate al 20% di umidità residua, ovvero 1.6 kg di umidità relativa al 50%.
3- Gestione impianto
La facilità di conduzione dell'impianto di pirolisi è estrema e le aziende agricole non dovranno far ricorso a personale diverso da quello già in forza. La manutenzione sarà effettuata con tempi di intervento quantificabili in 24/48 ore a seconda del caso e del contratto, qualora non si possa risolvere attraverso il monitoraggio in remoto dal centro controllo attivo 24/24h. Tale problematica riguarda la quasi totalità degli impianti di pirolisi presenti sul mercato, che fanno largo uso di materiali refrattari e che richiedono quindi tempi di intervento molto lunghi.
L'impianto a pirolisi delle biomasse è praticamente automatizzato ed auto regolante per tutte le fasi di funzionamento della pirogassificazione e della gestione dei processi interni, con diversi sistemi di monitoraggio che assicurano sicurezza ed efficienza in ogni momento del ciclo produttivo di energia.
La macchina di produzione di energia da pirolisi delle biomasse si sviluppa in un ingombro delle seguenti dimensioni: superficie di 30 mq. (per arrivare a 100 mq. con le componenti motore ecc.) per un'altezza massima di 5 mt: praticamente lo spazio occupato da un container. Tali dimensioni permettono alle aziende, di utilizzare aree che sicuramente sono già in loro possesso, senza doversi sobbarcare lavori di ristrutturazione o ampliamento di locali già esistenti o addirittura di costruzione di nuovi locali che possano ospitare un impianto a pirolisi delle biomasse.
Lo spazio necessario può incrementarsi in caso si renda necessario un sito per lo stoccaggio delle biomasse o per l' essiccamento: attraverso lo studio preliminare ed il sopralluogo si pianifica l' eventuale sito da dedicare ad entrambi.
4- Ingombro
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BIOMASSE
PIROLISI
SYNGAS
La tecnologia
Il pirogassificatore di biomasse è formato da due sezioni principali:
1. il reattore di gassificazione dove avvengono le reazioni di pirolisi e di gassificazione delle biomasse;
2. la sezione di pulizia del gas dove si provvede al raffreddamento, depolverazione e decatramazione del
syngas.
Esso è da considerarsi, per le caratteristiche della sua sezione, di tipo “a letto fisso".
A valle del processore di piro-gassificazione è installato un package cogenerativo a syngas, costituito da un motore a combustione interna a bassa velocità di rotazione (1500 giri/minuto) e dall'annesso sistema di recupero dell' energia termica (calore ad alta T dai fumi — calore a bassa T dai fluidi di raffreddamento), collegati ad un generatore sincrono che eroga energia elettrica a 400 V, 50 Hz.
Considerando che il recupero di energia termica può essere considerato in prima approssimazione in ragione di 1,5 volte la produzione di energia elettrica, per un impianto che abbia produzione elettrica pari ad 200 kWe la produzione di energia termica sarà pari a circa 300 kWt.
Ad esclusione del calore utilizzato direttamente in impianto per il pretrattamento (essiccazione) delle biomasse, tutto il residuo può essere impiegato per applicazioni quali riscaldamento di serre in ragione di 100 kW per 1 ha di superficie adibita a colture.
Nella sezione di depolverazione, raffreddamento e decatramazione, il syngas viene dapprima fatto passare in un ciclone (attraverso il quale si eliminano la maggior parte delle particelle di carbone trascinate dallo stesso) e successivamente raffreddato mediante apposito scrubber. Il syngas fuoriesce dallo scrubber ad una temperatura di circa 50 °C e contiene un aerosol di catrami (TAR) formatisi durante il raffreddamento dello stesso. L’eliminazione dell’aerosol di catrami è realizzato mediante dei filtri elettrostatici a umido: questi filtri, sfruttando l’emissione di elettroni da appositi elettrodi ad alto voltaggio, per “effetto corona” riescono ad eliminare quasi completamente le goccioline di liquido presenti nel syngas, incluse le gocce di catrame e di acqua: in questo modo il syngas perde la componente condensata dei catrami. Il gas così pulito e raffreddato è idoneo all’utilizzo in motori endotermici per la produzione di energia elettrica.
A valle dei filtri elettrostatici sono presenti dei soffianti che permettono l’aspirazione del syngas attraverso tutte le sezioni del gassificatore: tutto il gassificatore risulta lavorare in depressione e le soffianti permettono di vincere le perdite di carico del reattore, del ciclone, dello scrubber e dei filtri elettrostatici.
Ubicati all'interno di una cabina elettrica, realizzata in CAV, sono alloggiati i quadri elettrici ed i dispositivi di protezione che consentono di connettere il generatore alla rete MT del gestore locale, in conformità con la normativa tecnica vigente: i generatori da 70-100 kW invece saranno connessi in BT.
La soluzione tecnica consiste in un pirogassificatore fortemente innovativo dal punto di vista delle tecnologie a biomasse impiegate per l'alimentazione, il controllo della temperatura di gassificazione, la pulizia del syngas, l'abbattimento dei TAR, assemblando il sistema in modo estremamente estremamente compatto e facilmente trasportabile ed installabile.
L'innovazione focale del nostro impianto a pirolisi consiste nell'assenza di refrattario, soluzione tecnica che riduce a meno di mezz'ora il tempo per arrivare a regime, comprimendo enormemente i tempi di fermo impianto necessari alla manutenzione.
Il pirogassificatore proposto è garantito a monte per 7.500 ore di funzionamento in un anno, fornendo una potenza di 200 kW elettrici e 300 kW termici (70/105 - 100/150).
Per quanto attiene il caricamento e le condizioni di ottimizzazione dell'umidità, bisogna fare un distinguo tra biomasse legnose e biomasse non legnose (pollina, sansa, vinacce, ecc.): mentre per le seconde la gestione del carico è più semplice, per le prime è bene tener presente che il formato ideale in immissione è quello di cippato 10x10 o 15x15 o inferiori.
Pertanto, spesso è necessario procedere sia ad una idonea cippatura, sia ad una deumidificazione: in entrambi i casi si può dare una soluzione in fase di studio del singolo caso, prevedendo apparati da abbinare al pirogassificatore che svolgano le mansioni di riduzione del formato e abbassamento dell'umidità.
I motori Caterpillar-Perkins e Doosan (ex Daewoo), creatori del sistema IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle), garantiscono un'affidabilità ed efficienza estreme, in quanto appositamente creati per l'utilizzo del Syngas come combustibile.
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