Per determinare la realizzabilità di un impianto di cogenerazione alimentato a fonte tradizionale, in sintesi occorre definire lo stato attuale della situazione dal punto di vista termico ed elettrico e prospettare un nuovo impianto che dovrà rispettare, con qualche margine, gli input che risulteranno tecnicamente ed economicamente all’acquisitore.
In genere si tratta di trovare un buon equilibrio tra produzione elettrica e termica in funzione delle esigenze dell’acquisitore e le caratteristiche della macchina.
Un discorso a parte meritano i motori e le turbine funzionanti a biomassa liquida in quanto le incentivazioni con tariffa omnicomprensiva o certificati verdi permettono, in buona sostanza, di prescindere dall’uso del calore e dalle necessità elettriche.
Per una fattibilità oculata il cliente deve essere in possesso di uno studio preliminare volto ad individuare quale che sia il tipo di macchina cogeneratrice e il range di taglia che interessa.
Questo lo si ottiene facendo vari business plan e confrontandoli e tenendo conto delle altre condizioni al contorno ( spazi, contesti ecc..)
In linea generale i cogeneratori classici sono i motori a gas e le turbine a gas.
La turbina offre i seguenti vantaggi e svantaggi:
Vantaggi: funzionamento continuo con rare fermate e rari allarmi, calore di alta qualità (solo fumi con temperature sull’intorno dei 500°C)
Svantaggi: soffre le fermate a causa dei forti shock termici, la potenza ed il rendimento sono molto condizionate dalla temperatura esterna e dalla altitudine.
Il motore offre i seguenti vantaggi e svantaggi:
Vantaggi: alto rendimento elettrico (+10-15% rispetto a un turbogas). Facilità di manutenzione. Soffre poco le fermate.
Svantaggi: è più soggetto a fermate e ad allarmi, ha calore erogabile a due temperature .Bassa temperatura circa 90 C° Alta temperatura (fumi ) dai 360 ai circa 500 °C.
Negli ultimi anni abbiamo assistito al proliferare di soluzioni tecnologiche volte alla produzione di energia attraverso gassificazione o pirolisi di biomasse solide (syngas utilizzato per il funzionamento di motori endotermici)che venivano dichiarate come efficienti e stabili.
Sulla carta si prevedeva tra l’altro una continuità operativa di 7500/8000 ore di esercizio per anno ma, l’effettiva funzionalità che noi stessi in qualità di consulenti siamo stati in grado di verificare, era limitata e ricondotta a brevi periodi dimostrativi.
Le analisi svolte su questa tipologia d’impianto non avevano consentito di poterlo definire come un prodotto-servizio affidabile e industrializzabile.
Il nostro continuativo processo di ricerca ci ha portato oggi ad aver identificato un partner anche finanziariamente affidabile che è in grado di rispondere all’esigenza dei nostri clienti-investitori con una soluzione cogenerativa a gassificazione di pellet.
Questa soluzione,offerta con la formula “Epc Contractor”, consente di ottenere una soluzione d’impianto con ridotto rischio tecnologico, ampia garanzia finanziaria e di essere quindi considerato un investimento affidabile e bancabile.
Il termine biomassa è stato introdotto per indicare tutti quei materiali di origine organica (vegetale o animale) che non hanno subito alcun processo di fossilizzazione e sono utilizzati per la produzione di energia.
Pertanto tutti i combustibili fossili (petrolio, carbone, metano, ecc..) non possono essere considerati come biomassa. Le biomasse rientrano fra le fonti rinnovabili in quanto la CO2 emessa per la produzione di energia non rappresenta un incremento dell’anidride carbonica presente nell’ambiente, ma è la medesima che le piante hanno prima assorbito per svilupparsi e che alla morte di esse tornerebbe nell’atmosfera attraverso i normali processi degradativi della sostanza organica.
L’utilizzo delle biomasse quindi accelera il ritorno della CO2 in atmosfera rendendola nuovamente disponibile alle piante. Sostanzialmente queste emissioni rientrano nel normale ciclo del carbonio e sono in equilibrio fra CO2 emessa e assorbita.
La differenza con i combustibili fossili è pertanto molto profonda: il carbonio immesso in atmosfera è carbonio fissato nel sottosuolo che non rientra più nel ciclo del carbonio, ma nel terreno è fissato stabilmente. In questo caso si va a rilasciare in atmosfera vera e propria “nuova” CO2.
Il termine è utilizzato per descrivere la produzione di energia in impianti appositi: impianti a biomassa. La valorizzazione energetica dei materiali organici contribuisce alla produzione di energia termica e con impianti di medie o grosse dimensioni può produrre anche energia elettrica, contribuendo a limitare le emissioni di anidride carbonica e quindi gli impegni del Protocollo di Kyoto.
I processi di conversione biochimica sono dovuti al contributo di enzimi, funghi e micro-organismi, che si formano nella biomassa sotto particolari condizioni.
La digestione anaerobica è il processo di fermentazione (conversione biochimica) della materia organica ad opera di micro-organismi in assenza di ossigeno; consiste nella demolizione delle sostanze organiche complesse contenute nei vegetali e nei sottoprodotti di origine animale (lipidi, protidi, glucidi), che dà origine ad un gas (biogas) costituito per il 50-70% da metano e per la restante parte soprattutto da CO2, con un potere calorifico medio dell’ordine di 23.000 kJ/Nm3. Questo processo di fermentazione della sostanza organica ne conserva integri i principali elementi nutritivi presenti (azoto, fosforo, potassio), agevolando la mineralizzazione dell’azoto organico, in modo che l’effluente ne risulti un ottimo fertilizzante.
La formazione biologica del metano è un processo che avviene in natura in ambienti caratterizzati da assenza di ossigeno e presenza di materiale organico in decomposizione; tra questi si possono ricordare paludi, sedimenti lacustri, apparato digerente degli animali. Tra gli ambienti artificiali in cui avvengono processi di metanogenesi si ricordano principalmente i digestori anaerobici e le discariche. Tali processi sono il risultato delle attività di gruppi batterici altamente specializzati che convertono in metano e CO2 i prodotti finali delle fermentazioni operate da altri batteri anaerobi (in particolare CO2, H2, formiato e acetato).
Come già accennato, i processi biologici complessi per mezzo dei quali, in assenza di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata, portano alla formazione di un gas combustibile ad elevato potere calorifico (biogas o gas biologico). La percentuale, in volume, di metano nel biogas varia a seconda del tipo di sostanza organica digerita e dalle condizioni di processo, da un minimo del 50% fino all’80% circa. Affinché la trasformazione abbia compiutamente luogo è necessaria l’azione di diversi gruppi di microrganismi, in grado di trasformare la sostanza organica in composti intermedi utilizzabili dai batteri metanigeni che concludono l’intero processo di digestione [2]. I microrganismi anaerobi presentano basse velocità di crescita e basse velocità di reazione metabolica; occorre quindi mantenere, per quanto possibile, condizioni ottimali dell’ambiente di reazione.