Gassificatori

I sistemi di cogenerazione alimentati da fonti rinnovabili, quali le biomasse, risultano di grande interesse per la produzione efficiente di energia in ambito industriale. Pertanto, scopo del presente lavoro è lo studio dell’integrazione, in tale contesto, di un sistema di cogenerazione alimentato da syngas prodotto tramite gassificazione di biomasse. Tale valutazione è stata sviluppata mediante la realizzazione di modelli matematici di simulazione per la modellazione di un impianto in assetto cogenerativo.

L’articolo che segue cerca di descrivere l’approccio per il dimensionamento di microcombustori funzionanti secondo il principio della piro-gassificazione alimentati con biomassa legnosa, pellet o cippato di legno. Un esempio pratico.

MRU Italia, filiale italiana dell’omonima azienda Tedesca, dal l984 produce un ampia gamma di strumentazione dedicata all’analisi della combustione, con una linea di prodotti dedicati al settore industriale, per il controllo della combustione su bruciatori, turbine e motori di cogenerazione. Inoltre, vista l’importanza strategica delle nuove forme di energia alternativa, negli ultimi anni è stata sviluppata un’intera gamma di prodotti dedicati all’analisi di processo, per il controllo della composizione del biogas da digestione anaerobica o da discarica, come per il syngas derivato dalla gassificazione di scarti vegetali, legna e carbone.

Biomasse, bioliquidi, biogas (digestione anaerobica, pirolisi, gassificazione, discarica): comunicazione per attività di edilizia libera – fino a 50 kW e per impianti cogenerativi, fino a 200 kW e per impianti cogenerativi se in edifici esistenti. PAS – fino a 1 MW e 3 MWth per impianti cogenerativi, fino a 250 kW e (biogas) o 200 kW e (biomasse) per impianti non cogenerativi (bilanciamento tra l’utilizzo diretto dell’energia termica e l’attenzione verso le emissioni di particolato). AU – per gli impianti sopra soglia e per gli impianti alimentati, anche parzialmente, da rifiuti sottoposti ad autorizzazione ex art. 208 del d. lgs. 152/06.

New entry nei campi di competenza ALMA C.I.S. La gassificazione è un processo chimico che permette di convertire materiali come il carbone, il petrolio, o le biomasse, in monossido di carbonio, idrogeno e altri composti gassosi. Il processo di degradazione termica avviene a temperature elevate (superiori a 700-800 °C), in presenza di una percentuale sotto stechiometrica di un agente ossidante: tipicamente aria (ossigeno) o vapore. La miscela gassosa risultante costituisce quello che viene definito gas di sintesi (syngas) e rappresenta essa stessa un combustibile. La gassificazione può utilizzare all’incirca qualsiasi materiale organico, incluse le biomasse e i rifiuti plastici. Il syngas prodotto brucia producendo vapor d’acqua e diossido di carbonio.

La COS.M.I. opera all’interno della Raffineria API .p.A. di Falconara Marittima (AN), prestando la propria opera nella costruzione di nuovi impianti nonché nella manutenzione di quelli esistenti, con particolare riferimento a piping, scambiatori di calore, impianti ed apparecchiature in genere. In questo contesto, la COS.M.I. s.r.l. si è specializzata nei servizi di sostituzione e manutenzione bruciatori dell’impianto di gassificazione.

In questo studio sono riportati i risultati sull’analisi delle prestazioni di un impianto di piccola cogenerazione (potenza elettrica 360 kW) alimentato a biomassa e costituito da un’unità di gassificazione, un’unità di potenza, basata sull’integrazione tra una microturbina e un’unità di celle a combustibile ad ossidi solidi, e un’unità di recupero calore. L’interesse verso l’utilizzo delle biomasse in impianti di piccola cogenerazione (direttiva 2004/08/CE) è cresciuto negli ultimi anni come dimostrato anche dai numerosi bandi di ricerca europei su tali tematiche (Horizon 2020).

Il progetto GAST del gruppo di Fisica Tecnica della Libera Università di Bolzano ha analizzato le prestazioni di impianti di cogenerazione da biomasse presenti in Alto Adige. Lo studio individua negli impianti di piccole dimensioni una soluzione energetica efficiente e conveniente, sia dal punto di vista economico che ambientale. L’Alto Adige è la provincia italiana con la più alta densità di impianti di cogenerazione - produzione combinata di elettricità e calore - da biomassa. In diverse zone della provincia di Bolzano, imprese e privati cittadini hanno deciso di investire su questa tecnologia. Attualmente, nel territorio altoatesino, sono in funzione più di 30 piccoli impianti che producono energia tramite la gassificazione di materiali legnosi, appositamente prodotti a fini energetici oppure derivanti dagli scarti della lavorazione del legno, come pellet, bricchetti o cippato. L’energia termica viene sfruttata per il teleriscaldamento, mentre quella elettrica - ricavata dalla combustione dei gas ottenuti dalla biomassa - è immessa in rete e rivenduta. Uno studio della Libera Università di Bolzano suggerisce che i piccoli impianti di gassificazione potrebbero essere una soluzione energetica alternativa cui ricorrere in ambito locale - soprattutto montano, per la disponibilità di biomassa legnosa - quando l’obiettivo è raggiungere alta efficienza energetica e minimizzare l’impatto ambientale in termini di emissioni di gas serra. La ricerca GAST – che sta per Gasification experiences in South Tyrol: energy and environmental assessment, ovvero Esperienze di gassificazione in Alto Adige: valutazione energetica e ambientale ndt. – è stato svolto dal 2013 al 2015 dall’équipe di ricercatori diretta dal prof. Marco Baratieri, responsabile del laboratorio “Bioenergy & Biofuels” e docente di Fisica Tecnica Industriale alla Facoltà di Scienze e Tecnologie. I ricercatori di unibz hanno misurato in scala reale - con gli impianti in condizione di esercizio - le prestazioni di alcuni impianti di cogenerazione rappresentativi, distinti tra di loro per dimensioni e produzione. Secondo i risultati delle misurazioni, i vantaggi che tale tecnologia presenta in impianti di piccole dimensioni consistono in un rendimento elettrico molto più alto, che raggiunge – e spesso supera – il 20%, rispetto al 10% degli impianti tradizionali a combustione. “In Alto Adige, abbiamo un’abbondante disponibilità di biomassa. La filiera, quindi, può essere corta. Il cippato, una possibile tipologia di combustibile per gli impianti di cogenerazione, non deve viaggiare per centinaia di chilometri prima di essere gassificato”, spiega Baratieri. Il docente individua negli impianti di piccole dimensioni la soluzione ideale per decentralizzare e rilocalizzare la produzione di energia nei centri abitati. “Idealmente, sfruttando questo tipo di tecnologia, ogni comune potrebbe produrre tutta l’energia che gli serve per scaldare gli edifici e fare funzionare le attività produttive”. La tecnologia degli impianti di cogenerazione a biomassa, pur vantaggiosa, presenta tuttavia anche alcuni svantaggi. Durante il processo di gassificazione si formano sostanze di scarto come i catrami (tar) e un residuo carbonioso simile alla carbonella (char). Il follow-up del progetto GAST prevede però una ricerca per ottimizzare il funzionamento degli impianti di cogenerazione. “Stiamo lavorando per sfruttare il char come catalizzatore per promuovere il cracking termico del catrame che ci permetterebbe di bruciare gas più pulito, aumentando l’efficienza complessiva delle macchine e abbattendo un costo. Attualmente, infatti, sia i catrami che il char vanno smaltiti”.

Negli ultimi anni, vista l'importanza strategica delle nuove forme di energia alternativa, MRU ha sviluppato un'Intera gamma di prodotti dedicata all'analisi di processo, per il controllo della composizione del biogas da digestione anaerobica o da discarica, come per il syngas derivato dalla gassificazione di scarti vegetali, legna e carbone. L'esperienza maturata in questi anni nel settore dell'analisi dei gas, ha permesso all'azienda di sviluppare per tutte le applicazioni sia le versioni portatili sia i modelli stazionari per controlli in continuo. Ne è di particolare esempio la linea completa di analisi del biogas, disponibile in tre modelli per adattarsi al meglio alle richieste del cliente: dal modello palmare per brevi misure OPTIMA7, fino alla versione in continuo SWG 100, studiata per lavorare 24 ore su 24 e disponibile in versione ATEX per installazione in zona classificata.

La nuova norma UNI/CTI sulla cogenerazione da gassificazione di biomassa – 27 Ottobre 2015 ImpianF per la produzione e l􀁠uFlizzo di gas da gassificazione di biomassa combusFbile - Classificazione, requisiF, regole per l'offerta, l'ordinazione, la costruzione e il collaudo PERCHÉ NASCE: Esigenze normative da parte del settore Normare un settore a digiuno di norma Creare confidenza nell'utente finale e nel decisore politico DESTINATARI: - PRODUTTORI DI TECNOLOGIA - SOCIETÀ DI PROGETTAZIONE - ISTITUTI BANCARI - ENTI PUBBLICI - FINANZIATORI - UTENTI FINALI