Impianto Cogenerazione CHP a Cippato di Legno

Impianto di cogenerazione a biomassa
legnosa
Integrazione fra la produzione della biomassa ed il
suo riutilizzo a fini energetici
Massarosa, 8 novembre 2013
09/11/2013
Ing.
Simone Bonari – P&I srl
Comune di Novate milanese
La biomassa
La biomassa è classificata come combustibile ai sensi del D.Lgs. 152/06,
rientrando nelle tipologie indicate nell’allegato X, sezione 4 paragrafo 1, ovvero
biomassa prodotta:
a. Da coltivazioni dedicate
b. Da trattamento esclusivamente
meccanico di coltivazioni agricole
non dedicate
c. Da interventi selvicolturali, da
manutenzione forestale e da
potatura
d. Dalla lavorazione esclusivamente
meccanica e dal trattamento con
aria, vapore o acqua anche
surriscaldata di legno vergine e
costituito da
cortecce,segatura,trucioli,chips,refili
e tondelli di legno vergine, granulati
e cascami di sughero vergine,
tondelli non contaminati da
inquinanti
e. Dalla lavorazione esclusivamente
meccanica di prodotti agricoli
La biomassa
La biomassa è classificata come combustibile ai sensi del D.Lgs. 152/06,
rientrando nelle tipologie indicate nell’allegato X, sezione 4 paragrafo 1, ovvero
biomassa prodotta:
a. Da coltivazioni dedicate
b. Da trattamento esclusivamente
meccanico di coltivazioni agricole
non dedicate
c. Da interventi selvicolturali, da
manutenzione forestale e da
potatura
d. Dalla lavorazione esclusivamente
meccanica e dal trattamento con
aria, vapore o acqua anche
surriscaldata di legno vergine e
costituito
da
cortecce,segatura,trucioli,chips,refili
e tondelli di legno vergine, granulati
e cascami di sughero vergine,
tondelli
non
contaminati
da
inquinanti
e. Dalla lavorazione esclusivamente
meccanica di prodotti agricoli
Sfalci e potature
La normativa allo stato attuale
D.Lgs.152/06
Articolo 184, comma 2, lettera e)
Classificazione
2. Sono rifiuti urbani:
e) i rifiuti vegetali provenienti da aree verdi, quali giardini, parchi e aree cimiteriali;
Articolo 185, comma 1, lettera f)
Esclusioni dall'ambito di applicazione
1.Non rientrano nel campo di applicazione della Parte quarta del presente decreto:
f) le materie fecali, se non contemplate dal comma 2, lettera b), paglia, sfalci e potature,
nonché altro materiale agricolo o forestale naturale non pericoloso utilizzati in agricoltura, nella
selvicoltura o per la produzione di energia da tale biomassa mediante processi o metodi che
non danneggiano l'ambiente né mettono in pericolo la salute umana.
Sfalci e potature
… quindi alla luce dell’art.185 del D.Lgs 152/06
NON SONO RIFIUTI
le materie fecali, la paglia, gli sfalci, le potature ed altro materiale
proveniente da attività agricola o forestale, naturale e non pericoloso
SE UTILIZZATI
in agricoltura, nella selvicoltura per la produzione di energia da tale
biomassa mediante processi o metodi che non danneggiano
l’ambiente né mettono in pericolo la salute umana
Sfalci e potature
Ministero dell’ambiente e della tutela del territorio e del mare
Nota 1 marzo 2011 n. 11338
Sfalci e potature
Recupero di materia R3 per la produzione di biomassa combustibile
RACCOLTA RIFIUTI CER 200201
(D.M. 6/02/98 E S.M.I. all.1, suball.1,
punto 16,lettera c) ed l)
CONFERIMENTO PRESSO L’IMPIANTO
DI STOCCAGGIO
CERNITA ED ELIMINAZIONE FRAZIONI
INDESIDERATE
(ferro,plastica,carta,inerti)
LEGNO VERGINE
(sezione 4 all.X alla parte V del D.Lgs.152/06)
TRITOVAGLIATURA
CIPPATO
IMPIANTO DI
COGENERAZIONE
SCARTI
(ferro,plastica,carta,inerti)
IMPIANTI DI RECUPERO
FRAZIONE FINE
(fogliame, erba)
Descrizione del progetto
Impianto di produzione di energia elettrica alimentato a biomassa legnosa
da 300 kWe
Abbinamento di due tecnologie :
Combustione su griglia mobile del cippato
Conversione dell’entalpia dei fumi di combustione in energia elettrica mediante
un ciclo termodinamico a fluido organico (ORC)
L’impianto è composto da una unità operativa composta da :
1
1
1
2
combustore di potenza pari a 2,8 MW
sistema di riduzione della temperatura dei fumi e abbattimento delle polveri
sistema di abbattimento delle polveri
turbine basate su un ciclo Rankine ciascuna in grado di produrre 150 kWe
La biomassa combustibile (cippato) viene
approvvigionata nelle aree circostanti l’impianto
proposto
Schema di processo
Localizzazione
Si immagina la realizzazione di questo impianto vicino ad un’area
avente le seguenti caratteristiche:
−un’area (anche a destinazione agricola) di superficie almeno pari a
3000 m2 complessiva distante non oltre i 500-700 m dall’abitato;
−Almeno 100-150 unità abitative di superficie 70-120 m2/cad
raggiungibili con la rete di teleriscaldamento ovvero attività industriali
con fabbisogno di calore significativo;
−Buona viabilità di accesso all’impianto per consentire il transito di
mezzi di trasporto della biomassa cippata (ad es. camion 4 assi o
similari);
−Costituisce titolo di preferenza la disponibilità di linea elettrica di MT
vicina all’impianto.
Impianto
Impianto
Apparecchiature
Combustore
•a griglia mobile
•camera di combustione in mattoni refrattari
con elevato spessore che favorisce
l’essiccazione del materiale e rende
omogeneo il flusso dei gas
PRESTAZIONI
Potenza termica resa
2.400.000 kcal/h
2784 kW
Potenza bruciata
2.808.000 kcal/h
3257 kW
Potenza elettrica installata per
aspiratori
Biomassa alimentata
36kW
1000kg/h
Apparecchiature
Vortex
Permette di ottenere una una portata di fumi alla temperatura ottimale
per l’ingresso all’ORC per effetto del rapido aumento della velocità
tangenziale del flusso favorisce la separazione del particolato solido
Ciclone
Ulteriore abbattimento delle polveri, sfrutta un ingresso
tangenziale dei fumi ed un’uscita assiale in modo che le
particelle grossolane precipitino lungo le pareti del
separatore
Apparecchiature
Turbina ORC
Consente di utilizzare direttamente i gas caldi, il
calore viene trasferito direttamente al fluido
motore che segue un ciclo Rankine in un
sistema chiuso
PRESTAZIONI
Potenza nominale dell’ impianto di produzione
165 kW
Potenza nominale al netto degli autoconsumi
160 kW
Tensione concatenata nominale
400 V AC 3 fasi
Variazioni nella tensione
+/- 3%
Frequenza nominale
50 Hz
Allestimento
per esterno
Modalità di funzionamento
in parallelo con la rete
Potenza termica complessivamente assorbita
900 kWt
Temperatura H2O raffreddamento, in ingresso
35°C
Temperatura H2O raffreddamento, in uscita
55°C
Apparecchiature
Filtro a maniche
Per garantire un ulteriore riduzione della concentrazione delle polveri prima
dell’immissione in atmosfera
L’impianto
L’impianto
L’impianto
Bilancio massa
Bilancio energetico
Disponibilità termica
T=55°C
Per la fase di condensazione
occorre fornire ad ogni turbina
ORC acqua a 35°C che viene
restituita a 55°C.
Per raffreddamento verrà utilizzato
attraverso un dry-cooler.
RECUPERO
TERMICO
T=35°C
Al raffreddamento mediante
dry-cooler può essere sostituito
un recupero termico pari a
1300kW
per acqua sanitaria e
riscaldamento
1300 kW
13000 m2
Impatto ambientale
Emissioni
CO2 evitata
Parametri
Valori limite di
emissione (mg/Nm3)
Polveri
100
Monossido di carbonio
350
Ossidi di Azoto (NO2)
500
Ossidi di Zolfo (SO2)
200
Quantità di energia elettrica prodotta
2.250 MWhe
Kg CO2 emessa per ogni kWe prodotto
0,53 (KgCO2/kWe)
Quantità di CO2 emessa per produrre
energia elettrica con centrali a ciclo
combinato convenzionali
1.192,5 t di CO2
Il nostro impianto di Santa Croce S/A
Il nostro impianto di Santa Croce S/A
Piano economico previsionale
COSTO IMPIANTO
UNITA' IMPORTO €
DESCRIZIONE
COSTO IMPIANTO
opere civili
TOTALE COSTO
a corpo
a corpo
2.100.000
escluse
2.100.000
COPERTURA FINANZIARIA DEL COSTO
€
%
€
€
%
ANNI
€
COSTO DELL' IMPIANTO
% ANTICIPO LEASING
IMPORTO ANTICIPO
IMPORTO DA FINANZIARE
INTERESSE
DURATA
RATA ANNUA
ASSIST ENZA
E
M ANUT ENZIONE
MANUTENZIONE ORDINARIA ANNUALE
GLOBAL SERVICE B
ENERGIA
€
€
25.000,00
15.000,00
KWh
€/kWh
€/kWh
€/kWh
€/kWh
h
€/a
€/t
45,00
CONSUMO TOTALE MATERIE PRIME
RIEPILOGO
h
7.500
COSTI
VENDITA ENERGIA ELETTRICA
VENDITA ENERGIA TERMICA
RICAVI DA PREMIO CHP
TOTALE RICAVI
COSTO FINANZIAMENTO IMPIANTO
COSTO MATERIA PRIMA
MANUTENZIONE ORDINARIA ANNUALE
GLOBAL SERVICE B
TOTALE COSTI
E
€/a
€/a
€/a
€/a
€/a
€/a
€/a
ton
6.750,00
RICAVI
644.625
156.000
36.000
836.625
-212.316
-303.750
-25.000
-15.000
-556.066
280.559
300,00
0,2570
0,0300
0,0400
-0,0005
7.500,00
644.625,00
T ERM ICA
PRUDUTTIVITA' TERMICA ORARIA
KWh
€/kWh
PREZZO PER KWh
ORE / ANNO DI PRODUZIONE
h
h
ORE / ANNO DI UTILIZZO EFFETTIVO
ENERGIA TERMICA PRODOTTA
KWh
VALORE PRODUZIONE TERMICA UTILIZZATA €
t/h
0,90
TIPO DI MATERIALE
LEGNO CIPPATO UMIDO
ELET T RICA
PRODUTTIVITA' ELETTRICA ORARIA
PREZZO PER KWh - tariffa base
Premio emissioni
Premio CHP (cogen. Alta efficienza)
Oneri GSE
ORE/ ANNO DI PRODUZIONE
VALORE PRODUZIONE ELETTRICA
ENERGIA
2.100.000
20,00%
420.000
1.680.000
4,50%
10
-212.316
COSTO ORARIO MATERIE PRIME
TIPO DI MATERIALE
LEGNO CIPPATO UMIDO
1.300,00
0,04
7.500,00
3.000,00
3.900.000,00
156.000,00
Umidità cippato 45%
Nota esplicativa del Piano economico
Per l’impostazione del PE si sono fatte le seguenti ipotesi:
-Utilizzo dell’energia termica per teleriscaldamento per 3000 h/a, quindi
solo per il periodo invernale (l’utilizzo sarà ragionevomente maggiore in
quanto la necessità di acqua sanitaria c’è per tutto l’anno)
-Il prezzo di vendita dell’energia termica è circa 1/3 in meno rispetto a
quella prodotta da metano
-La rete di teleriscaldamento non è compresa nel PE
-La tariffa incentivante sulla produzione elettrica è quella prevista dal
nuovo “conto energia” e si compone della tariffa base + il premio sulle
emissioni
-La produzione di cippato necessita di una superficie boscata di ca.
600 ha
Punti di forza dell’iniziativa
L’installazione quindi si configura a pieno nelle finalità del
D.Lgs. 387/2003 dove si intende “promuovere un maggior
contributo delle fonti energetiche rinnovabili alla
produzione di energia elettrica nel relativo mercato
italiano e comunitario
 Si promuove una effettiva logica di filiera corta che
permette la valorizzazione di materiali “poveri”
 Riduzione emissioni: 1200 ton di CO2 evitata per ogni anno
di funzionamento della centrale