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“Utilizzo integrato di biogas

e di altre fonti di energia termica ottenute da impianto di

depurazione acque reflue civili”

Claudio Artioli – Responsabile Energy Management – HERA S.p.A.

ROMA, 19 - 20 aprile 2011

22 La crescita di una MultiutilityLa crescita di una Multiutility

IntroduzioneIntroduzione

BIOGASGEOTERMIA

MINI IDRO

WTE

33

La produzione Energetica di Hera

44

I numeri di Hera

2005 2010Delta

2010/2005

(MWh) (MWh) % %

Cogenerazione Alto Rendimento (metano)

98.126 419.000 46,1 327

Turboespansione gas 16.117 6.100 0,7 -62

Combustione in depuratori (metano)

0 0 0,0

Combustione in depuratori (biogas)

2.253 4.400 0,5 95

Idroelettrico 1.386 400 0,0 -71

Fotovoltaico 50 1.700 0,2 3.300

Combustione in discariche (biogas) + digestori

8.685 29.600 3,3 241

Termovalorizzazione 238.977 447.000 49,2 87

Produzione Totale (MWh) 365.544 908.200 148

Produzione Elettrica Tutta la

produzione è ottenuta da FR o da assimilati

Dal 2005 al 2010 forte incremento della produzione

Nonostante il forte incremento del FV questo incide poco sul totale

Il 50 % della prod. è ottenuta dalla biomassa/rifiuto

55

I numeri di Hera

Totale energia termica prodotta (MWh)

 2008 2009 2010

2010 %

Termovalorizzatori (quota rinnovabile al 51%)

28.226 35.927 45.265 7,35

Geotermia 66.544 74.369 66.203 10,75

Totale fonti rinnovabili 

94.770 110.296 111.468 18,11

Cogenerazione AR 85.693 116.793 175.717 28,54

Cogenerazione AR in service

20.168 25.006 33.484 5,44

Totale fonti assimilate 

105.861 141.799 209.201 33,98

Centrali termiche 278.576 283.340 251.420 40,84

Termovalorizzatori (quota non rinnovabile al 49%)

27.120 34.519 43.490 7,06

Totale fonti tradizionali 

305.696 317.859 294.910 47,91

TOTALE 

506.327 569.954 615.579 100,00

Produzione Termica

Oltre il 50 % dell’En. Termica è data FR termiche + recuperi calore da cogen. AR

Il Trend è in aumento (grazie soprattutto alla Cogen. AR)

Significativo è l’apporto dei WTE (ma andrebbe incrementato)

66

Evoluzione di un depuratore acque reflue

Esempio di utilizzo del biogas in un depuratore acque reflue

(schema tipico)

77

comprensorio provinciale, del ciclo idrico integrato

N° 3 impianti con motore da 800 kWe

(1 per ogni depuratore)

Impianto Depurazione Acque Reflue Urbane (Romagna)

IMPIANTO DI DEPURAZIONE CENTRALE Pot. 250.000 AE

ALCUNI DATI

1. 1.800 Nm3/giorno Biogas ~ 65% CH4 (media)

2. 1 Nm3 di biogas in cogenerazione produce: * 2,5 kWh di energia elettrica * 3,0 kWh di energia termica

3. Più di metà dell’energia del biogas serve al ciclo di processo

4. Nel periodo estivo parte dell’energia del biogas è inutilizzabile

1. N motore= 852 kW (138 Nmc/h biogas)

2. Nel= 330 kWe

3. Nter= 400 kWt

99

Sed.primariaSed.primaria FiltrazioneFiltrazione

Ricircolo fanghiRicircolo fanghi

Digestione anaerobicaDigestione anaerobica EqualizzazioneEqualizzazione

SCHEMA A BLOCCHI PROCESSO DEPURATIVO

OssidazioneOssidazione

Ingresso fognaturaIngresso

fognatura

SollevamentoSollevamento

FlottazioneFlottazionePost ispessitore

Post ispessitore

Grigliatura dissabbiaturaGrigliatura

dissabbiatura

Nastropressa filtropressa

Nastropressa filtropressa

DenitroDenitro

Uscita acqua depurata

Smaltimento fanghi

Sed. secondariaSed. secondaria

LINEA LINEA FANGHIFANGHI

LINEA ACQUELINEA ACQUE

Trattamento bottini

CogenerazioneCogenerazioneGasometroGasometro

Disinfezione in caso di emergenza

INTERVENTO

1010

Vasca di accumulo Preispessitore

GasometroDigestoreBiogas

SMALTIMENTO

PostispessitoreDisidratazione

2 %

3,5 %

5 %

20 %

3,5 %

Schema di flusso Linea fanghi

Torcia

1111

Digestore Anaerobico

Cosa succede nel digestore (a 35-37°C)

+

Batteri metanigeni

Fango (carboidrati, grassi, proteine)

Biogas (CH4+CO2)

Produzione di biogas = 20-30 litri per AE\d

Gassificazione di circa 1\3 dei solidi totali

Il Digestore deve essere riscaldato

1212

UTILIZZO DEL BIOGAS NEL DEPURATORE

Le principali componenti di un impianto di cogenerazione a biogas da reflui di depurazione:

Digestori fanghiDigestori fanghi GasometroGasometro Torcia biogasTorcia biogas

Gruppo di cogenerazione

Energia elettrica

Calore

L’impianto deve essere sufficientemente “grande” per potere utilizzare convenientemente il biogas

1313

Evoluzione nell’ utilizzo del biogas in un depuratore acque reflue:

IL SISTEMA INTEGRATOdi Bologna

1414

Stato attuale dell’Impianto di depurazione

N° 2 Motori da:

1. Nel= 1021 kWe

2. Nter= 1185 kWt

IMPIANTO DI DEPURAZIONE CENTRALE Pot. 700.000 AE

Potenzialità ENERGETICA dell’impianto (8.000 h/anno)

1. E el = 16.000 MWh el

2. E t = 17.000 MWh

Utilizzi nell’impianto

1. E el = 21.000 MWh el

2. E t = 9.000 MWh

L’impianto, per la sua dimensione, è caratterizzato dalla possibilità di disporre di energia da FRT in ESUBERO rispetto alle sue necessità

1515

ENERGIA Potenzialmente recuperabile

INCENERIMENTO

FANGHI

Pt = 2.900 kWt

Et = 23.200 MWht

Energie Termiche disponibili

1. Dai Motori biogas

2. Dall’incenerimento

8.000 MWht/anno

8.000 MWht/anno

23.000 MWht/anno

23.000 MWht/anno

Schema di flusso Linea fanghi con smaltimento tramite incenerimento

Disidratazione

Con l’inserimento di un generatore

di calore a recupero

Con l’inserimento di un generatore

di calore a recupero

1616

IL PROGETTO: un sistema integrato delle fonti per uso civile

Il progetto consiste nell’utilizzo del calore in ambito CIVILE per Riscaldamento Ambienti e produzione ACS

1. E’ prevista la posa di una RETE TLR (circa 7 km di doppio tubo)2. L’ampliamento della centrale di produzione calore presso il depuratore

prevede: Installazione di recuperatore calore dai fumi inceneritore fanghi Installazione di un cogeneratore a GN Utilizzo delle caldaie a gas naturale, eventualmente alimentabili con

biogas, in caso di soccorso e per la coperture delle punte3. Utilizzo delle centrali esistenti dei comparti residenziali per la copertura delle

punte invernali

Calore a servizio di due comparti residenziali per complessivi 750.000 mc riscaldati circa,

ed un consumo di

24.000 MWh/anno

Calore a servizio di due comparti residenziali per complessivi 750.000 mc riscaldati circa,

ed un consumo di

24.000 MWh/anno

1717

IL PROGETTO: la rete TLR

Depuratore

Rete TLR

Comparto 4M

Quartiere Residenziale

1

2

1818

Il costo delle reti TLR

Utilizzare le FERT disponibili non sempre è conveniente, soprattutto per impianti piccoli

1919

Valutazioni economiche sulla diffusione delle FER Termiche

Sono numerose e diffuse nel territorio le possibilità di utilizzo di FER termiche e di recuperi di calore di risulta

Devono coesistere condizioni favorevoli in aree territoriali limitate

E’ necessaria la posa di reti di TLR che consentano di portare il calore laddove c’è un adeguato utilizzo

Il costo delle reti è, in proporzione, inversamente proporzionale alla quantità di calore trasportato pertanto economicamente è molto difficile poter convenientemente sfruttare tutte le potenzialità energetiche delle FER

La facilità di sviluppo di tali progetti è correlata anche alla disponibilità di adeguate incentivazioni

2020

Incentivi per le FER Termiche

1. Attualmente le FER Termiche sono incentivate dal sistema dei CERTIFICATI BIANCHI in termini di combustibile fossile sostituito

2. Specifiche incentivazione per le biomasse e la geotermia sono riconosciute al cliente finale e non incentivano le aziende di gestione che effettuano gli investimenti

3. I C.B. danno un contributo tariffario ben più ridotto rispetto FER elettriche e pertanto sono meno incentivanti a fronte di costi notevoli per la realizzazione delle reti

4. Il sistema CB è in sofferenza, ha mancato il suo obiettivo principale (quello di costituire un reale incentivo allo sviluppo di nuove iniziative) ed è regolamentato solo fino al 2012

5. Il DLgs “Rinnovabili” apparentemente sembrerebbe voler favorire lo sviluppo dell’efficienza energetica e dell’uso delle FER Termiche ma:

Troppi rimandi a “Decreti attuativi” rendono inapplicabili in tempi brevi le innovazioni previste

Introduce una non ben definita proliferazione dei soggetti incaricati a “gestire” il sistema CB

La scarsità attuale dei CB potrebbe portare all’implosione del sistema prima della sua revisione

2121

Grazie per l’attenzione

Claudio Artioli - Gruppo HERA e-mail: claudio.artioli@gruppohera.it

Resp. U.O. Energy Management – Direz. Centrale Business Development e P.S.

Direzione Generale Sviluppo e Mercati