IL BIOGAS E LA NORMA UNI 10458:2011
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IL BIOGAS E LA NORMA UNI 10458:2011 DR. MICHELE CRIVELLARO – ING. ALDO IACOMELLI CSQA CERTIFICAZIONI IL VALORE DELLA FIDUCIA
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IL BIOGAS E LA NORMA UNI 10458:2011 DR. MICHELE CRIVELLARO – ING. ALDO IACOMELLI
CSQA CERTIFICAZIONI
IL VALORE DELLA FIDUCIA
S'intende per biomassa ogni sostanza organica derivante direttamente o indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana. Mediante questo processo, le piante assorbono dall'ambiente circostante anidride carbonica (CO
2) e acqua, che vengono
trasformate, con l'apporto dell'energia solare e di sostanze nutrienti presenti nel terreno, in materiale organico utile alla crescita della pianta.
In questo modo vengono fissate complessivamente circa 2×1011 tonnellate di carbonio all'anno, con un contenuto energetico equivalente a 70 miliardi di tonnellate di petrolio, circa 10 volte l'attuale fabbisogno energetico mondiale.
DISPONIBILITA’ DI BIOMASE RESIDUALI IN ITALIA
RESIDUI AGRICOLI LEGNAME RESIDUI
AGROINDUSTRIALI TOTALE
kton/anno % kton/anno % kton/anno % kton/anno
7.849 45.6 7.714 44.8 1.641 9.6 17.204
ENERGIA PRODOTTA DALLE BIOMASSE IN ITALIA
Mtep
ENERGIA ELETTRICA 0.502
ENERGIA TERMICA 1.4
Con l'energia di 1 kg di biomassa
u un ferro da stiro (1 000 W) è scaldato per circa 10 minuti
u un televisore (80 W) funziona per circa 1 h e 45 minuti
u una lampadina (60 W) resta accesa per circa 2 h e 20 minuti
u un'automobile percorre 1 chilometro senza emissioni di CO2.
La biomassa può essere utilizzata in vari modi: ü bruciata per produrre energia termica (in particolare il legno);
ü fermentata in appositi digestori dove alcuni batteri la trasformano in GAS (BIOGAS);
ü alimentazione di elettrodomestici e apparati vari;
ü produzione di biocarburante (biodiesel da olio di colza, etanolo o alcool etilico da cereali e
ortaggi ricchi di zucchero) che può essere impiegato come combustibile per motori a scoppio;
BIOGAS Processo controllato di decomposizione e stabilizzazione di biomasse in fase liquida o semiliquida in condizioni prevalentemente anaerobiche atto alla
produzione, recupero e sfruttamento della frazione carboniosa in forma di biogas.
COLTURA PRODUTTIVITA’ (t/ha ss)
POTERE CALORIFICO
(MJ/kg)
ENERGIA LORDA (tep/
ha) CENERI
(%)
Sorgo – mais 28 17.0 11.3 4.4
Canna 33 17.4 13.6 4.6
Miscanto 28 17.2 11.5 4.3
Pioppo 20 17.8 8.5 3.2
Salice 15 17.8 6.4 -
Robinia 13 17.8 5.5 -
Carbone - 27.4 - 5.2
PRODUTTIVITA’ E POTERE CALORIFICO DELLE COLTURE
La digestione anaerobica è un processo biologico complesso
attraverso il quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica
viene trasformata in biogas o gas biologico, costituito
principalmente da metano e anidride carbonica.
BIOGAS (digestione anaerobica)
La percentuale di metano nel biogas varia a seconda del tipo di
sostanza organica alimentata e dalle condizioni di processo, da
un minimo del 50% fino all'80% circa. Poiché la digestione
anaerobica può essere considerata anche come un processo di
trattamento di inquinanti, le condizioni del processo possono
essere scelte per realizzare la massima resa di depurazione
o la massima resa di prodotti energetici.
In genere, le materie prime utilizzabili sono residui zootecnici,
dell'industria agro-alimentare, acque e fanghi reflui, ecc..
Residui industriali o municipali di base organica.
§ Residui industriali
§ RSU
§ Reflui di impianti di depurazione
Residui di aziende zootecniche.
§ Bovini
§ Suini
§ Pollami
Impianti centralizzati produzione di biogas
ü Omogeneizzazione
ü Digestione anaerobica
ü Riduzione degli odori
ü Migliori condizioni igienico-sanitarie
CONCIMI BIOGAS
ü produzione di energia da fonte rinnovabile;
ü miglioramento dell'economia delle aziende zootecniche e/o
agricole;
ü minori emissioni di gas-serra;
ü migliore qualità dei fertilizzanti prodotti;
ü riciclaggio economico dei rifiuti, con ricaduta positiva
sull'impatto ambientale;
ü minore inquinamento da odori e ridotta presenza di insetti;
ü miglioramento delle condizioni igienico-sanitarie dell'azienda.
VANTAGGI
BENEFICI AMBIENTALI DAL RECUPERO DI BIOGAS
Sotto il profilo ecologico:
v Calo delle emissioni di metano e
ammoniaca
v Riduzione in via indiretta dei
gas serra
v Minore emissione di composti
organici volatili non metanici
v Sost i tuz ione del le font i
combustibili fossili
Per l’allevamento zootecnico:
v Risparmio energetico o
possibilità di cedere energia ad
altri
v Abbattimento degli odori
v Accelerazione del processo di
stabi l izzazione del l iquami
stoccati
POSSIBILI IMPIEGHI DEL BIOGAS
COMBUSTIONE DEL BIOGAS
I n c a l d a i a c o n produzione di energia termica
I n m o t o r i a z i o n a n t i gruppi elettrogeni per la produzione di energia elettrica
In cogeneratori per la produzione combinata di energia elettrica e termica
DIGESTIONE ANAEROBICA IN PRESENZA DI UN DEPURATORE
CODIGESTIONE DI LIQUAMI E ALTRE COLTURE ENERGETICHE O SCARTI ORGANICI
IMPIANTO PER LIQUAMI BOVINI
REATTORE PER BIOMASSE AD ALTO TENORE DI SOSTANZA SECCA
LA NORMA 10458 E’ una norma per la produzione e l’impiego di gas biologico (biogas) Affronta le seguenti tematiche: • Classificazione • Requisiti essenziali • Regole per l’offerta, l’ordinazione, la costruzione
e il collaudo
Non si applica a impianti di captazione biogas da discariche e impianti alimentati con acque reflue civili Non affronta tematiche come salute e sicurezza sul luogo di lavoro
DESTINATARI
1. ENTI PUBBLIC 2. ISTITUTI BANCARI E SOCIETA’ CHE FINANZIANO IMPIANTI 3. PRODUTTORI DI TECNOLOGIA 4. SOCIETA’ DI PROGETTAZIONE 5. UTENTI FINALI
La norma non tratta la gestione degli impianti
DEFINIZIONI
Inserisci quelle che ritieni più utili es: Biogas Biomassa Influente Effluente Limiti di batteria
CLASSIFICAZIONE
A B1, B2, B3 C1, C2, C3, C4 D E
SCHEMA PER LA DICHIARAZIONE DELLE CARATTERISTICHE
REQUISITI GENERALI " INFLUENTE " EFFLUENTE " GAS BIOLOGICO " TEMPI DI RITENZIONE " CARICO ORGANICO VOLUMETRICO E TOTAL " CONSUMI ENERGETICI DELL’IMPIANTO E POTENZE
INSTALLATE " AVVIAMENTO
REQUISITI COSTRUTTIVI E DI SICUREZZA " ASPETTI GENERALI ( anche ATEX) " LOCALIZZAZIONE " RECINZIONE " DISTRIBUZIONE INTERNA DEGLI ELEMENTI " TRASPORTO DEL GAS " CONTENITORE DI ACCUMULO DEL GAS " DISPOSITIVI AUSILIARI DI SICUREZZA " SISTEMA DI MESCOLAMENTO E/O AGITAZIONE " MATERIALI " STOCCAGGIO INFLUENTE " LINEA DI ALIMENTAZIONE " DIGESTORE " PARZIALIZZAZIONE DELL’IMPIANTO
REQUISITI COSTRUTTIVI E DI SICUREZZA
" STOCCAGGIO EFFLUENTE " SEZIONE DI CONVERSIONE ENERGETICA " SALA MOTORI " STRUMENTI DI MISURA (taratura, riferibilità
della taratura, installazione secondo istruzioni, verifica periodica)
DATI PER RICHIESTA D’OFFERTA DEFINITIVA
" GRANDEZZE QUELLE PREVISTE DALL’APPENDICE A " INFORMAZIONI MINIMI, A MENO DI SPECIFICI
ACCORDI TRA LE PARTI - caratteristiche del sito d’installazione - caratteristiche dei materiali in ingresso - generalità ( dalle grandezze alle caratteristiche
specifiche previste nelle clausole di garanzia etc) caratteristiche dell’influente caratteristiche dell’effluente caratteristiche e prestazioni dell’impianto
COLLAUDO " E’ una fase fondamentale " E’ l’insieme di procedure, verifiche, prove e rapporto alle quali
è sottoposto l’impianto per verificarne la conformità al progetto, per verificare il funzionamento delle apparecchiature e degli impianti, per verificare la rispondenza tra prestazioni effettive e quelle dichiarate
" I valori dei parametri concordati rilevati devono coincidere, nell’ambito delle tolleranze dichiarate in sede d’offerta, con quelli specificati sull’offerta a meno che non siano sopraggiunte variazioni concordate tra le parti, nel qual caso le variazioni devono essere evidenziate e giustificate
DATI PER RICHIESTA D’OFFERTA DEFINITIVA
" GRANDEZZE QUELLE PREVISTE DALL’APPENDICE A " INFORMAZIONI MINIMI, A MENO DI SPECIFICI ACCORDI
TRA LE PARTI - caratteristiche del sito d’installazione - caratteristiche dei materiali in ingresso - generalità ( dalle grandezze alle caratteristiche specifiche
previste nelle clausole di garanzia etc) caratteristiche dell’influente caratteristiche dell’effluente caratteristiche e prestazioni dell’impianto
PRELIEVI E CAMPIONI
" DI INFLUENTE " DI EFFLUENTE " DI BIOGAS
Per effluente ed effluenti dev’essere previsto un piano di campionamento conforme al punto 8.5
Non c’è una definizione. Sarebbe stato utile inserirla
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legislazioni degli Stati membri relative alle unità di misura. Il Decreto conferma l’obbligo di utilizzare le unità del Sistema Internazionale e proroga fino al 31/12/2009 l’impiego di indicazioni plurime per quelle unità di misura in uso nei paesi anglosassoni. Di seguito si riportano le grandezze fondamentali e le grandezze derivate del Sistema Internazionale. Grandezze fondamentali del Sistema Internazionale Grandezza Nome Unità Simbolo Unità
Lunghezza metro mMassa chilogrammo kgTempo secondo sIntensità di corrente ampere ATemperatura termodinamica kelvin KQuantità di materia mole molIntensità luminosa candela cd Grandezze derivate del Sistema Internazionale Grandezza Nome Unità Simbolo Unità
Frequenza hertz HzForza newton NPressione e Tensione pascal PaEnergia, Lavoro, quantità di calore joule JPotenza watt WTensione elettrica, potenziale elettrico, forza elettromotrice mole molResistenza elettrica ohmFlusso luminoso lumen lmIlluminamento lux lx Unità non Sistema Internazionale per alcune grandezze derivate G ran d ezza U n ità n o n S .I. am m esse S im b o lo
V o lum e litro lV o lum e m etri cub i m 3
M assa tonne lla ta tM assa L ton (m assa equ iva len te a 1000 litr i d i p rodo tto fin ito ) L tonP ress ione bar ba r Fattori di conversione di unità di misura di Energia e di Potenza. Energia
kJ GJ kWh kcal kpm Btu TEP1 kJ 1 1 10-6 2,778 10-4 2,388 10-1 1,020 102 9,480 10-1 2,388 10-8
1 GJ 1 106 1 2,778 102 2,388 105 1,020 108 9,480 105 2,388 10-2
1 kWh 3,600 103 3,600 10-3 1 8,598 102 3,671 105 3,413 103 8,598 10-5
1 kcal 4,187 4,187 10-6 1,163 10-3 1 4,269 102 3,968 1 10-7
1 kpm 9,807 10-3 9,807 10-9 2,721 10-6 2,342 10-3 1 9,297 10-3 2,342 10-10
1 Btu 1,055 1,055 10-6 2,928 10-4 2,520 10-1 1,076 102 1 2,52 10-3
1 TEP 4,187 107 41,87 1,163 104 1 107 4,269 109 3,968 107 1
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legislazioni degli Stati membri relative alle unità di misura. Il Decreto conferma l’obbligo di utilizzare le unità del Sistema Internazionale e proroga fino al 31/12/2009 l’impiego di indicazioni plurime per quelle unità di misura in uso nei paesi anglosassoni. Di seguito si riportano le grandezze fondamentali e le grandezze derivate del Sistema Internazionale. Grandezze fondamentali del Sistema Internazionale Grandezza Nome Unità Simbolo Unità
Lunghezza metro mMassa chilogrammo kgTempo secondo sIntensità di corrente ampere ATemperatura termodinamica kelvin KQuantità di materia mole molIntensità luminosa candela cd Grandezze derivate del Sistema Internazionale Grandezza Nome Unità Simbolo Unità
Frequenza hertz HzForza newton NPressione e Tensione pascal PaEnergia, Lavoro, quantità di calore joule JPotenza watt WTensione elettrica, potenziale elettrico, forza elettromotrice mole molResistenza elettrica ohmFlusso luminoso lumen lmIlluminamento lux lx Unità non Sistema Internazionale per alcune grandezze derivate G ran d ezza U n ità n o n S .I. am m esse S im b o lo
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M assa tonne lla ta tM assa L ton (m assa equ iva len te a 1000 litr i d i p rodo tto fin ito ) L tonP ress ione bar ba r Fattori di conversione di unità di misura di Energia e di Potenza. Energia
kJ GJ kWh kcal kpm Btu TEP1 kJ 1 1 10-6 2,778 10-4 2,388 10-1 1,020 102 9,480 10-1 2,388 10-8
1 GJ 1 106 1 2,778 102 2,388 105 1,020 108 9,480 105 2,388 10-2
1 kWh 3,600 103 3,600 10-3 1 8,598 102 3,671 105 3,413 103 8,598 10-5
1 kcal 4,187 4,187 10-6 1,163 10-3 1 4,269 102 3,968 1 10-7
1 kpm 9,807 10-3 9,807 10-9 2,721 10-6 2,342 10-3 1 9,297 10-3 2,342 10-10
1 Btu 1,055 1,055 10-6 2,928 10-4 2,520 10-1 1,076 102 1 2,52 10-3
1 TEP 4,187 107 41,87 1,163 104 1 107 4,269 109 3,968 107 1
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legislazioni degli Stati membri relative alle unità di misura. Il Decreto conferma l’obbligo di utilizzare le unità del Sistema Internazionale e proroga fino al 31/12/2009 l’impiego di indicazioni plurime per quelle unità di misura in uso nei paesi anglosassoni. Di seguito si riportano le grandezze fondamentali e le grandezze derivate del Sistema Internazionale. Grandezze fondamentali del Sistema Internazionale Grandezza Nome Unità Simbolo Unità
Lunghezza metro mMassa chilogrammo kgTempo secondo sIntensità di corrente ampere ATemperatura termodinamica kelvin KQuantità di materia mole molIntensità luminosa candela cd Grandezze derivate del Sistema Internazionale Grandezza Nome Unità Simbolo Unità
Frequenza hertz HzForza newton NPressione e Tensione pascal PaEnergia, Lavoro, quantità di calore joule JPotenza watt WTensione elettrica, potenziale elettrico, forza elettromotrice mole molResistenza elettrica ohmFlusso luminoso lumen lmIlluminamento lux lx Unità non Sistema Internazionale per alcune grandezze derivate G ran d ezza U n ità n o n S .I. am m esse S im b o lo
V o lum e litro lV o lum e m etri cub i m 3
M assa tonne lla ta tM assa L ton (m assa equ iva len te a 1000 litr i d i p rodo tto fin ito ) L tonP ress ione bar ba r Fattori di conversione di unità di misura di Energia e di Potenza. Energia
kJ GJ kWh kcal kpm Btu TEP1 kJ 1 1 10-6 2,778 10-4 2,388 10-1 1,020 102 9,480 10-1 2,388 10-8
1 GJ 1 106 1 2,778 102 2,388 105 1,020 108 9,480 105 2,388 10-2
1 kWh 3,600 103 3,600 10-3 1 8,598 102 3,671 105 3,413 103 8,598 10-5
1 kcal 4,187 4,187 10-6 1,163 10-3 1 4,269 102 3,968 1 10-7
1 kpm 9,807 10-3 9,807 10-9 2,721 10-6 2,342 10-3 1 9,297 10-3 2,342 10-10
1 Btu 1,055 1,055 10-6 2,928 10-4 2,520 10-1 1,076 102 1 2,52 10-3
1 TEP 4,187 107 41,87 1,163 104 1 107 4,269 109 3,968 107 1
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legislazioni degli Stati membri relative alle unità di misura. Il Decreto conferma l’obbligo di utilizzare le unità del Sistema Internazionale e proroga fino al 31/12/2009 l’impiego di indicazioni plurime per quelle unità di misura in uso nei paesi anglosassoni. Di seguito si riportano le grandezze fondamentali e le grandezze derivate del Sistema Internazionale. Grandezze fondamentali del Sistema Internazionale Grandezza Nome Unità Simbolo Unità
Lunghezza metro mMassa chilogrammo kgTempo secondo sIntensità di corrente ampere ATemperatura termodinamica kelvin KQuantità di materia mole molIntensità luminosa candela cd Grandezze derivate del Sistema Internazionale Grandezza Nome Unità Simbolo Unità
Frequenza hertz HzForza newton NPressione e Tensione pascal PaEnergia, Lavoro, quantità di calore joule JPotenza watt WTensione elettrica, potenziale elettrico, forza elettromotrice mole molResistenza elettrica ohmFlusso luminoso lumen lmIlluminamento lux lx Unità non Sistema Internazionale per alcune grandezze derivate G ran d ezza U n ità n o n S .I. am m esse S im b o lo
V o lum e litro lV o lum e m etri cub i m 3
M assa tonne lla ta tM assa L ton (m assa equ iva len te a 1000 litr i d i p rodo tto fin ito ) L tonP ress ione bar ba r Fattori di conversione di unità di misura di Energia e di Potenza. Energia
kJ GJ kWh kcal kpm Btu TEP1 kJ 1 1 10-6 2,778 10-4 2,388 10-1 1,020 102 9,480 10-1 2,388 10-8
1 GJ 1 106 1 2,778 102 2,388 105 1,020 108 9,480 105 2,388 10-2
1 kWh 3,600 103 3,600 10-3 1 8,598 102 3,671 105 3,413 103 8,598 10-5
1 kcal 4,187 4,187 10-6 1,163 10-3 1 4,269 102 3,968 1 10-7
1 kpm 9,807 10-3 9,807 10-9 2,721 10-6 2,342 10-3 1 9,297 10-3 2,342 10-10
1 Btu 1,055 1,055 10-6 2,928 10-4 2,520 10-1 1,076 102 1 2,52 10-3
1 TEP 4,187 107 41,87 1,163 104 1 107 4,269 109 3,968 107 1 LG MTD Industria Alimentare marzo 2008
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PotenzakW kcal/h kpm/h Btu/h
1 kW 1 8,598 102 3,672 105 3,413 103
1 kcal/h 1,163 10-3 1 4,269 102 3,9681 kpm/h 2,724 10-6 2,342 10-3 1 9,279 10-3
1 Btu/h 2,928 10-4 2,52 10-1 1,076 102 1 L4 Fattori di emissione I fattori riportati in tabella (fonte ENEA) indicano i valori medi stimati di emissioni prodotte per 1 GJ di energia termica sviluppata dalla combustione di gas naturale/olio combustibile. I valori si riferiscono alla produzione di energia termica del settore industriale. Tali fattori possono essere utilizzati, dal lettore interessato, per eventuali stime di prima approssimazione delle emissioni associate all’utilizzo dei combustibili.
Gas Naturale Olio combustibile
Emissioni
CO2 55,8 74,6 kgCO2/GJSOX 1,47 kgSOx/GJNOX (x) 0,1 0,14 kgNOx/GJCO 0,02 0,01 kgCO/GJParticolato 0,0017 0,021 kgpartic./GJ
(x) i valori di NOx comprendono tutti gli ossidi di azoto
Combustibili
Relativamente alla produzione elettrica nazionale, si riportano i dati statistici medi più comuni di consumo specifico termoelettrico e di emissione specifica di CO2 (Fonte ENEA-REA 2003) utilizzabili unicamente per la valutazione del consumo di energia primaria e della produzione di CO2 associabili all’acquisizione di energia elettrica dalla rete nazionale:
- consumo specifico di centrale termoelettrica (energia primaria consumata per kWh elettrico prodotto):
0,0092 GJ/kWhe
- emissione di CO2 per kWh elettrico prodotto (valutata sulla produzione elettrica globale):
0,502 kgCO2/kWhe E’ importante ricordare che i due dati numerici sopra riportati non sono rappresentativi dei consumi e dell’emissioni dell’industria alimentare, per i quali si rimanda il lettore agli indicatori ambientali specificati per i singoli settori nel capitolo D.
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PotenzakW kcal/h kpm/h Btu/h
1 kW 1 8,598 102 3,672 105 3,413 103
1 kcal/h 1,163 10-3 1 4,269 102 3,9681 kpm/h 2,724 10-6 2,342 10-3 1 9,279 10-3
1 Btu/h 2,928 10-4 2,52 10-1 1,076 102 1 L4 Fattori di emissione I fattori riportati in tabella (fonte ENEA) indicano i valori medi stimati di emissioni prodotte per 1 GJ di energia termica sviluppata dalla combustione di gas naturale/olio combustibile. I valori si riferiscono alla produzione di energia termica del settore industriale. Tali fattori possono essere utilizzati, dal lettore interessato, per eventuali stime di prima approssimazione delle emissioni associate all’utilizzo dei combustibili.
Gas Naturale Olio combustibile
Emissioni
CO2 55,8 74,6 kgCO2/GJSOX 1,47 kgSOx/GJNOX (x) 0,1 0,14 kgNOx/GJCO 0,02 0,01 kgCO/GJParticolato 0,0017 0,021 kgpartic./GJ
(x) i valori di NOx comprendono tutti gli ossidi di azoto
Combustibili
Relativamente alla produzione elettrica nazionale, si riportano i dati statistici medi più comuni di consumo specifico termoelettrico e di emissione specifica di CO2 (Fonte ENEA-REA 2003) utilizzabili unicamente per la valutazione del consumo di energia primaria e della produzione di CO2 associabili all’acquisizione di energia elettrica dalla rete nazionale:
- consumo specifico di centrale termoelettrica (energia primaria consumata per kWh elettrico prodotto):
0,0092 GJ/kWhe
- emissione di CO2 per kWh elettrico prodotto (valutata sulla produzione elettrica globale):
0,502 kgCO2/kWhe E’ importante ricordare che i due dati numerici sopra riportati non sono rappresentativi dei consumi e dell’emissioni dell’industria alimentare, per i quali si rimanda il lettore agli indicatori ambientali specificati per i singoli settori nel capitolo D.
Relativamente alla produzione elettrica nazionale, si riportano i dati statistici medi più comuni di consumo specifico termoelettrico e di emissione specifica di CO
2 (Fonte ENEA-
REA 2003) utilizzabili unicamente per la valutazione del consumo di energia primaria e della produzione di CO2 associabili all’acquisizione di energia elettrica dalla rete nazionale: consumo specifico di centrale termoelettrica (energia primaria consumata per kWh elettrico prodotto):
0,0092 GJ/kWhe
- emissione di CO2 per kWh elettrico prodotto (valutata sulla produzione elettrica globale):
0,502 kgCO2
/kWhe
