Utilizzo dei rifiuti organici
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Utilizzo dei rifiuti organici
Un modo nuovo di utilizzare i rifiuti organici dei comuni dell’area nolana: I sistemi di micro-cogenerazione termico-elettrica ad alta efficienza e basso impatto ambientale Felice Esposito Corcione Sindaco di Marigliano Introduzione Secondo un’analisi dell’International Energy Agency (IEA), gran parte delle previsioni energetiche, basate sulle proiezioni economiche per i prossimi decenni, assicurano che gli approvvigionamenti di combustibili fossili saranno largamente sufficienti a coprire le richieste. In assenza di grandi innovazioni tecnologiche, i previsti e consistenti aumenti della domanda energetica saranno coperti da un sempre più intenso utilizzo di combustibili fossili, con una leggera flessione del contributo relativo all’energia nucleare e il mantenimento di un apporto molto ridotto da parte delle energie rinnovabili non idroelettriche (fotovoltaico, eolico, biomasse ecc.). La percentuale di penetrazione di queste nuove energie rinnovabili, riferite al totale, si colloca con solamente un modesto incremento nei prossimi trenta anni, dal 2% al 3%. Sempre secondo l’analisi dell’IEA, tra il 2000 ed il 2030 è prevedibile un raddoppio dei consumi mondiali di elettricità, principalmente a causa dell’aumento della domanda nei Paesi in via di sviluppo. Malgrado un incremento dell’uso di gas naturale, la principale fonte primaria per la produzione di elettricità rimarrà, almeno fino al 2030, il carbone, le cui emissioni di CO2, a parità di energia elettrica prodotta, sono 2.5 volte maggiori di quelle prodotte dal gas naturale. Al fine di alterare questa previsione è necessario un vigoroso impulso allo sviluppo di tecnologie innovative o all’introduzione su larga scala di sistemi che ottimizzano l’utilizzo delle fonti fossili. Pertanto, l’utilizzazione delle fonti energetiche rinnovabili e lo sfruttamento con più alti rendimenti delle fonti tradizionali è un tema di rilevanza mondiale e determinante per l’economia di molti paesi tra i quali l’Italia. Infatti l’Italia è priva di significativi giacimenti di petrolio greggio, di idonee quantità di gas naturale e quasi del tutto di carbone economicamente utilizzabile. La scelta del “no al nucleare” contribuisce ad esasperare le esigenze italiane. Grande attenzione e studi vanno quindi posti alla produzione distribuita in piccole ma numerose unità di energia elettrica, utilizzando fonti energetiche rinnovabili ma anche il gas naturale di cui una rete abbastanza capillare penetra nel territorio nazionale. Altrettanta attenzione va posta al risparmio energetico che può rimettere a disposizione, dell’utenza elettrica soprattutto, ingenti quantità di energia. Le risorse dei comuni dell’area nolana Il 16 Febbraio 2005 è entrato in vigore il protocollo di Kyoto nei 141 paesi che hanno ratificato l’accordo del 1997 sullo stato del clima del pianeta. L’Italia si è impegnata a ridurre le emissioni di gas serra come la CO2 del 6.5% rispetto ai livelli del 1990, il chè significa una riduzione di 100 milioni di tonnellate di CO2 con costi di circa 1 miliardo di Euro. A livello nazionale sono state individuate le misure più efficaci nei diversi settori produttivi. In particolare, prioritariamente dovranno essere promosse azioni nel settore della produzione di energia elettrica e termica da combustibili intrinsecamente più puliti (gas naturale) e da fonti rinnovabili (biomasse, biofuel ecc..). I comuni dell’area nolana che si riconoscono dell’Agenzia di Sviluppo e nel Consorzio di Bacino NA3 potranno giocare un ruolo importante nell’utilizzo di una fonte rinnovabile come i rifiuti organici della raccolta differenziata per produrre energia a basso impatto ambientale utilizzando i sistemi descritti nel seguito. Si potrà accedere ai fondi FIT del Ministero delle Attività Produttive 1 (MAP) di cui al DM del 6/01/2005 attraverso il coinvolgimento di aziende di rilevanza nazionale come l’Ansaldo Energia, Isotta Fraschini, CNR, Università, Regione e Provincia. Sistemi di Cogenerazione e Trigenerazione Per cogenerazione di energia si intende la generazione di energia elettrica ed energia termica nella stesso processo di generazione: si recupera il calore a valle del processo di produzione di energia elettrica. I sistemi di cogenerazione sono ottimi mezzi di recupero e risparmio energetico: dal 60% al 100% di risparmio di combustibili fossili a seconda delle tipologie di impianto e necessità energetiche. Dai sistemi di cogenerazione derivano i più recenti sistemi di trigenerazione dove, nel periodo estivo o qualora sia richiesta energia frigorifera, il calore recuperato può essere trasformato in energia frigorifera grazie all’impiego del ciclo frigorifero ad assorbimento. I sistemi di cotrigenerazione possono essere studiati e prodotti per funzionare con qualsiasi fonte primaria di calore. Questi sistemi oggi sono tecnicamente maturi ed economicamente convenienti per poter essere adottati diffusamente. Tra le molteplici configurazioni possibili sono di seguito descritte tre tipologie di impianti, indicativi della versatilità permessa dalle attuali tecnologie: Cogenerazione di energia termica ed energia elettrica I sistemi di cogenerazione, con motori a combustione interna, consentono la produzione di energia elettrica utilizzando differenti combustibili convenzionali liquidi (gasolio, benzina), gassosi (gas naturale, gpl) rinnovabili (biodiesel, biogas) e contemporaneamente permette di disporre di energia termica recuperata dallo scarico e dal sistema di raffreddamento del motore. Nella produzione convenzionale di energia elettrica, come mostrato in figura 1, soltanto il 35% dell'energia primaria fornita al sistema viene trasformata in energia elettrica mentre il 65% viene dissipata nell'ambiente con gravi conseguenze di carattere economico ed ambientale. Invece, nella produzione di energia elettrica mediante cogenerazione, soltanto il 15% dell'energia primaria viene sprecata, mediamente il 37% viene convertito in energia elettrica ed il 48% recuperato e trasformato in energia termica come acqua calda, acqua surriscaldata o vapore. Con soluzioni tecniche di nuova generazione si raggiungono rendimenti elettrici nell'ordine del 42% pari a 2,33 kW di energia primaria per ottenere 1 kW di energia elettrica. Figura 1. Bilancio energetico in un sistema di cogenerazione 2 Attualmente la cogenerazione è diventata indubbiamente una buona opportunità, conveniente anche per utenze medio-piccole per le seguenti motivazioni: continua evoluzione delle tecnologie e dei sistemi di controllo, la fornitura di metano per tale tecnologia è resa particolarmente favorevole dalle disposizioni di legge in materia di risparmio energetico, maggiori agevolazioni sono possibili qualora le fonti primarie siano rinnovabili, possibilità di trasferire in rete, ricavandone un corrispettivo, l'energia elettrica prodotta in esubero. La figura 2 mostra lo schema di principio di un impianto di cogenerazione con motore a c.i. I sistemi di cogenerazione possono essere interamente assemblati in container, ciò permette un ulteriore abbattimento dei costi di installazione e di opere, oneri e pratiche edili. Figura 2. Sistema di cogenerazione con motore a combustione interna Trigenerazione di energia elettrica, energia termica ed energia frigorifera Un particolare campo dei sistemi di cogenerazione è quello della trigenerazione che, oltre a produrre energia elettrica, consente di utilizzare parte dell’energia termica recuperata dalla trasformazione per produrre anche energia frigorifera, ovvero acqua refrigerata per il condizionamento o per i processi industriali. Le migliori tecnologie di trigenerazione, collaudate, hanno dimostrato elevati rendimenti globali (86%, di cui 42% energia elettrica, 42% energia termica di cui 31% frigorifera). La figura 3 riporta il bilancio energetico di un sistema di rigenerazione con motore a c.i. Figura 3. Bilancio energetico di un sistema di rigenerazione con motore a c.i. La trasformazione dell’energia termica in energia frigorifera è resa possibile dall’impiego del ciclo frigorifero ad assorbimento il cui funzionamento si basa su trasformazioni di stato del fluido 3 refrigerante (acqua) in combinazione con una appropriata sostanza (bromuro di litio) utilizzata quale assorbente. In un sistema di trigenerazione il rendimento globale aumenta enormemente ottenendo risparmi energetici anche nell'ordine del 60%, si pensi, ad esempio, ad un ipermercato dove coesistono, nello stesso momento, rilevanti e costanti esigenze di energia elettrica, energia frigorifera per il condizionamento ed energia termica per il riscaldamento. Uno schema di un impianto di trigenerazione con motore endotermico e chiller ad assorbimento è mostrato in figura 4. Figura 4. Sistema di trigenerazione con motore endotermico e chiller ad assorbimento Cogenerazione o trigenerazione con utilizzo di biogas da rifiuti Lo smaltimento dei rifiuti urbani e industriali è uno dei grandi e angosciosi temi delle società a maggior benessere. Esso va attuato con tecnologie progredite in modo da ottenere il minimo impatto sull’ambiente e il massimo del recupero, attraverso la utilizzazione dell’energia e dei manufatti ricavabili. Il biogas derivante dai fenomeni connessi alla trasformazione anaerobica delle sostanze organiche contenute nei rifiuti è una risorsa importante da utilizzare per le ricadute positive sulla riduzione della CO2. Il biogas è costituito, mediamente, dal 50-60% di metano, da anidride carbonica, composti solforati ed acqua. Dopo la captazione e la depurazione può essere utilizzato come energia primaria per alimentare i motori endotermici di un sistema di cogenerazione. Oltre a grandi impianti per il recupero del biogas dalle discariche per alimentare cogeneratori collegati a reti di teleriscaldamento e raffrescamento, oggi esiste la possibilità di avere sistemi di piccola/media taglia, con diverse varianti funzionali, ad hoc per utenti privati e consorzi che dispongono di rifiuti organici dai quali è possibile ricavare biogas. La figura 5 riporta lo schema di un moderno impianto di cogenerazione con motore a combustione interna alimentato a biogas prodotto da rifiuti organici. Figura 5. Moderno impianto di cogenerazione alimentato a biogas da rifiuti 4