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SVILUPPI STRATEGICI DELLE BIOENERGIE NELLA TUSCIA Prof. Ing. Maurizio Carlini Viterbo, 10 gennaio 2013 CIRDER Centro Intedipartimentale di Ricerca e Diffusione.

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1 SVILUPPI STRATEGICI DELLE BIOENERGIE NELLA TUSCIA Prof. Ing. Maurizio Carlini Viterbo, 10 gennaio 2013 CIRDER Centro Intedipartimentale di Ricerca e Diffusione delle Energie Rinnovabili

2 SVILUPPI FUTURI DELLE FER NELLA TUSCIA OBIETTIVI: promuovere e realizzare filiere di piccola taglia volte alla produzione di FER realizzare piani di sviluppo ambientale compatibile incentivare la costruzione di impianti innovativi per la produzione di energia fornire supporto scientifico e assistenza tecnica alla pubblica amministrazione, enti e soggetti privati operare nella formazione professionale nellambito dello sviluppo di specifici progetti

3 1. Laboratorio Analitico sulle biomasse, presso il quale è possibile caratterizzare ogni tipologia di biomassa solida e liquida, proveniente dalle diverse realtà produttive locali e nazionali, con la possibilità di certificarne il prodotto sulla base delle recenti norme tecniche in materia (UNI, ISO, CTI, EN, ecc.); 1. Laboratorio Sperimentale per le biomasse, allinterno del quale sviluppare diversi filoni di ricerca inerenti la valutazione dellefficienza energetica delle biomasse di origine vegetale, e dei dispositivi in grado di utilizzarle (caldaie a biomasse, geotermia a bassa entalpia, gassificazione, digestione anaerobica); 2. Laboratorio didattico per le biomasse, presso il quale istituire corsi di formazione rivolti ai tecnici operanti nellagroindustria, e a quanti desiderino specializzarsi nella produzione e nellutilizzo efficiente delle biomasse. ATTIVITA DEL LABORATORIO:

4 O BIETTIVI DI RICERCA 1.classificare i biocombustibili solidi e liquidi e gassosi, secondo le normative UNI vigenti 2.possibilità di utilizzo di miscele di biomasse di origine residuale che permettano laumento della resa energetica 3.ricerca e sviluppo di nuove tecnologie per impianti di piccola taglia per la produzione di energia da biomasse residuali 4.supporto alle aziende del settore per la realizzazione ed il controllo di impianti energetici alimentati a biomassa. Sede CIRDER - Orte, via Cavour 23

5 P ROVE REALIZZATE PRESSO IL CIRDER 1. Caratterizzazione energetica biomasse Con determinazione di: - Contenuto umidità - Contenuto in ceneri - Potere calorifico - Contenuto di C, H, N - Contenuto di Sostanze Volatili 2. Valutazione della biodegradabilità anaerobica di una matrice organica, BMP (Biochemical Methane Potential), metodo volumetrico

6 NORME TECNICHE DI RIFERIMENTO A NALISI BIOCOMBUSTIBILI UNI EN ,Determinazione del contenuto di umidità dei biocombustibili solidi, metodo di essiccazione in stufa (parte 1 - umidità totale, metodo di riferimento). UNI EN ,Determinazione del contenuto di umidità dei biocombustibili solidi, metodo di essiccazione in stufa (parte 2 - umidità totale, metodo semplificato). UNI EN , Determinazione dellumidità – Metodo di essiccazione in stufa (parte 3 – umidità del campione per lanalisi generale) UMIDITA TOTALE UMIDITA DEL CAMPIONE PER LANALISI GENERALE

7 UNI EN 14775,Determinazione del contenuto in ceneri. UNI EN 14919,Determinazione del potere calorifico. UNI EN 15104, Determinazione del contenuto totale di carbonio, idrogeno e azoto – Metodi strumentali NORME TECNICHE DI RIFERIMENTO ANALISI BIOCOMBUSTIBILI CONTENUTO IN CENERI PCS C, H, N

8 I dati di tutti i campioni studiati vengono raccolti in un database dove vengono riportati i seguenti dati: Codice identificativo del campione Specie Tipologia Data del campionamento Luogo del campionamento, paese, provincia Contenitore in cui arriva il campione Caratteristiche particolari Data di arrivo Data di lavorazione Data di consegna risultati PCS, PCI, umidità, ceneri, contenuto C,H,N DATABASE

9 PROVE DI LABORATORIO Per eseguire accuratamente tutte le prove è necessario avere a disposizione almeno 500 g di campione. Il campione, una volta arrivato in laboratorio, viene suddiviso in due parti: determinazione del contenuto di umidità determinazione del potere calorifico determinazione del contenuto in ceneri determinazione di C, H, N

10 BMP TEST REATTORE PER LA SIMULAZIONE DEI PROCESSI DI DIGESTIONE ANAEROBICA Permette di: 1.tenere sotto controllo il processo (pH, temperatura); 2.studiare quantitativamente e qualitativamente il biogas (contenuto di CO 2, CH 4, O 2, H 2 S, CO).

11 Il reattore (5 litri) è dotato di: sistema di riscaldamento termostatato Agitatore ad asse verticale a pale azionato da motore elettrico. Pompa per la generazione del vuoto allinterno del reattore. Sonde per il controllo della temperatura, pressione, pH (interno al reattore) Il sistema è gestito da un software che consente di azionare la pompa e le elettrovalvole e di controllare le sonde. Nr. 1 cisterna di accumulo e misurazione della quantità di gas prodotto dal reattore DIGESTIONE ANAEROBICA

12 LABORATORIO GEOTERMICO-CIRDER La conformazione geologica dei bacini vulcanici dellarea viterbese, definisce una situazione di difficile utilizzo dei sistemi geotermici convenzionali a bassa entalpia ad uso domestico, industriale ed agricolo. Le falde acquifere termali rappresentano una costante riscontrabile a profondità limitate e con temperature variabili dai 40 ai 60 gradi.

13 OBIETTIVO DELLA RICERCA La ricerca mira a valutare il quantità di calore prelevabile da falde termali, anche profonde mediante lutilizzo di sonde verticali senza alcun prelievo di acqua Tale tecnologia può essere applicata sia nel settore agricolo che in quello residenziale. La geometria scelta per la sperimentazione è uno scambiatore di calore a doppio tubo ad U

14 Il pozzo è artesiano, di 150 mm di diametro ed una profondità di circa 60 m. Sulla sua sommità è posizionato un tubo di acciaio flangiato necessario per contenere il battente di acqua termale che arriva a 1,5 m dal piano di campagna. Il pozzo è caratterizzato da una elevata presenza di gas freddo che mantiene la colonna di acqua in superficie ad una temperatura di circa 23°C. Lo scambiatore di calore è costituito da due tubi ad U inseriti allinterno del pozzo. Sono in acciaio, hanno un diametro esterno di 33,7 mm ed uno spessore di 4,6 mm ed una lunghezza di 6 m.

15 P ROGETTI PER LA T USCIA : IMPIANTO A BIOGAS DI PICCOLA TAGLIA Matrici utilizzate per produrre biogas: Effluenti zootecnici (liquame e letame) provenienti dallallevamento di vacche da latte (90 capi in lattazione e 70 capi in rimonta interna) per il 40% e sorgo zuccherino (per una superficie di circa 16 ha) prodotto in azienda per il 60% Potenza cogeneratore: 50 kWe Componenti: due digestori completamente interrati, 300 m 3 circa per digestore Energia elettrica producibile: 375 MWh/anno da immettere in rete

16 Componenti: due digestori completamente interrati, 300 m 3 circa per digestore Energia elettrica producibile: 375 MWh/anno da immettere in rete Destinazione energia termica: per il 50% al riscaldamento dei digestori, la parte rimanente al riscaldamento delle serre (3.500 m 2 ) per la produzione di piantine da orto e da giardino, acqua calda per limpianto di mungitura e il riscaldamento delle tre abitazioni della famiglia che conduce lazienda Produzione di digestato : 10 m 3 al giorno Consumi di energia elettrica nel processo di produzione : il 5% dellenergia prodotta Valore economico energia elettrica immessa in rete a tariffa omnicomprensiva (0,236 /kWe): /anno Investimento totale: circa esclusi i digestori e trincee per insilato

17 P ROGETTI PER LA T USCIA : GASSIFICATORE DI PICCOLA TAGLIA Esempio: Combustibile: legno derivante da filiera corta che viene consumato al ritmo di kg/ora Ore di funzionamento dellimpianto: 6000 ore/anno cui corrisponde un fabbisogno di cippato di 450 t/anno Potenza: 35 kWe e 140 kWt Energia elettrica producibile: 210 MWhe/anno di energia elettrica e da immettere in rete e 840 MWht/anno da cedere agli edifici sotto forma di acqua calda a T=60°C

18 Costo di investimento totale a kW installato: 3400 euro/kWt e euro/kWe Ore di funzionamento dellimpianto: 6000 ore/anno cui corrisponde un fabbisogno di cippato di 450 t/anno Energia elettrica producibile: 210 MWh e /anno di energia elettrica e da immettere in rete e 840 MWh t /anno da cedere agli edifici sotto forma di acqua calda a T=60°C Fonti fossili risparmiate: 144 TEP per energia termica e 140 TEP per energia elettrica


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