Gassificazione di cippato legnoso e

motori a gas

Ing. Paolo Magneschi

Utilizzi delle biomasse in relazione alle loro

caratteristiche

Potere calorifico legna di castagno

Variazione del potere calorifico del legno in

base all’umidità

Classificazione del cippato

Si fa riferimento alla norma UNI EN 14961

Tre criteri di classificazione:

1. Origine e materie prime

2. Analisi chimica

3. Merceleogia

Granulometria

Umidità

Ceneri

Potere Calorifico

Densità sterica

Caldaie a cippato per riscaldamento

Le caldaie a cippato esistono in varie taglie - dalle poche

decine di kWth a qualche MWth

piccole: per usi familiari o condominiali

grandi: per reti di teleriscaldamento

Necessitano di una rete di distribuzione

Esempio di un impianto di

teleriscaldamento (Comune di Chiusdino)

Potenza impianto: 350 kWth

Costo impianto: caldaia 66.000 € + rete 285.000 € + Iva

10%

Numeri utenti allacciati 30 (35)

Potenza termica max disponibile per utente: 30 kW

Consumo cippato: 2570 quintali/anno = 18000 €/anno

(3,5 quintali = 1 MWh equivalente a un rendimento di

circa 70%)

Costi di esercizio e manutenzione come da contratto

stipulato con ditta 28.800 €/anno + Iva

Costo annuo per utente: 0,069 €/kWh termici

corrispondente a ca.1000 € /anno medi

Produzione energia elettrica da legno

Principali applicazioni per biomasse legnose:

Caldaia + ciclo a vapore

Caldaia + cicli a fluidi organici

Gassificatore + motori a gas

La legislazione e gli incentivi attuali* favoriscono impianti di piccolo taglia ≤ 300 kWth

* (decreto 6 luglio 2012 in attuazione)

Gassificazione

Composizione tipica syngas

CO 17-20 %vol

H2 13-16 %vol

CH4 1-4 %vol

Potere calorifico inf. 5.5-6 MJ/kg

Pretrattamento del cippato

Il cippato commerciale

necessita di essicazione e

vagliatura per raggiungere

le caratteristiche richieste

nel gassificatore

Esempio gassificatore (45 kWe)

Gassificatore

Dimensioni:

5.3 x 1.5 x 2.3 m

Motore

Dimensioni:

2.6 x 0.9 x 2.2 m

Gassificatore 45 kWe

Motori a gas per produzione en. elettrica

Tipologia di motori:

A gas aspirati

A gas turbocompressi

Dual fuel (max 5% di gasolio consentito)

Filtraggio del syngas

Il syngas deve essere filtrato per evitare danni al

motore dovuti al particolato e al TAR

Particolato: max 35 mg/Nm3 (consigliato max 10

mg/Nm3)

TAR: max 60 mg/Nm3

Metalli alcalini: max 15 mg/Nm3

La purificazione del syngas viene attualmente

ottenuta con filtri a maniche (necessitano pulizia

periodica)

Utilizzo del calore residuo

Il processo di gassificazione produce circa 2.4 kWth

per ogni kWe prodotto (45 kWe corrispondono a 110

kWth)

Temperatura intorno agli 80-90 °C

Un parte del calore (circa 20%) è usato per

essiccare la biomassa in ingresso

La parte rimanente è disponibile per vari usi

(condizionamento residenziale, riscaldamento serre,

essiccare foraggi..)

L’utilizzo del calore migliora sensibilmente

l’economia dell’impianto

Schema di gassificazione con cogenerazione

Considerazioni economiche

(SENZA utilizzo del calore residuo)

Ipotesi

Potenza elettrica lorda: 45 kWe (netta 37,35%)

Potenza elettrica netta: 37,35% (17% per consumi interni)

Ore funzionamento annuo: 7500

Consumo cippato: 45 kg/h, Costo cippato: 60 €/t

Costo impianto: 350.000 € (chiavi in mano)

Ammortamento annuo (20 anni): 17.500 €

Costo annuo ricambi: 5000 €

Altri Costi: 2000 € (esclusi esercizio e manutenzione)

Tariffa applicabile: 0,257 €/kWh (biomassa sottoprodotto)

Ricavi al netto del combustibile: 51.700 €/anno

Restano: 27.200 €/annuo

Considerazioni economiche

(CON utilizzo del calore residuo)

Ipotesi Potenza elettrica lorda: 45 kWe (netta 37,35%)

Potenza elettrica netta: 37,35% (17% per consumi interni)

Ore funzionamento annuo: 7500

Consumo cippato: 45 kg/h, Costo cippato: 60 €/t

Costo impianto: 350.000 € (chiavi in mano)

Ammortamento annuo (20 anni): 17.500 €

Costo annuo ricambi: 5000 €

Altri costi: 2000 € (esclusi esercizio e manutenzione)

Tariffa applicabile: 0,297 €/kWh (biomassa sottoprodotto)

Ricavi vendita calore: 8.640 € (60 kWth, 150 giorni, 0,04 €/kWh)

Ricavi al netto del combustibile: 71.500 €/anno

Restano: 47.000 €/annuo

Conclusioni

Il cippato di legno per energia ha due sbocchi:

Combustione (produzione termica)

Gassificazione (produzione elettrica e termica)

La gassificazione rappresenta una pratica provata e

diffusa per produzione di energia elettrica e termica

da biomassa

Con gli incentivi attualmente previsti è garantito il

ritorno dell’investimento con biomasse di scarto

L’utilizzo del calore migliora significativamente

l’economicità dell’impianto