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Potenzialità, prospettivee rischi della
gassificazione della biomassa
ASSEMBLEA NAZIONALE
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
ASSEMBLEA NAZIONALE
Agenda
1. Gli inizi della gassificazione
2. La Gassificazione
3. Nuovi approci
4. Prospettive
5. Rischi
+ Processi della piro-gassificazione di biomassa e pulizia gas
ASSEMBLEA NAZIONALE 3
Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaEsempi di applicazione
1 Gli inizi della gassificazione
Macchina con gassificatore per legna a ciocchi.Berlino 1946.
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaEsempi di applicazione
1 Gli inizi della gassificazione
Macchina con gassificatore per legna a ciocchi.Berlino 1946.
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaEsempi di applicazione
1 Gli inizi della gassificazione
Locomotiva con gassificatore nel Museo ferroviario di Nördlingen (Baviera). La locomotiva fu costruita da Deutz nel 1916 e modificata dal Imbert nel 1935.
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaEsempi di applicazione
1 Gli inizi della gassificazione
Camion Tatra della “Bruderhilfe der Ostzone”.Maggio 1947.
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
ASSEMBLEA NAZIONALE
Agenda
1. Gli inizi della gassificazione
2. La Gassificazione
3. Nuovi approci
4. Prospettive
5. Rischi
+ Processi della piro-gassificazione di biomassa e pulizia gas
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaIl principio della gassificazione
Combustione Gassificazione
2 Gassificazione
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaI processi della gassificazione
Aria Cenere + Carbone
Syngas
11.Pyrolisi del legno; 2
2.Ossidazione parziale del gas per fornire l’energia per il processo;
3
3.Gassificazione del carbone;
4
4.Utilizzo del Syngas in un motore di combustione interna; (pulizia dai residui catramosi); in alternativa: utilizzo per alimentare un motore Stirling;
Rendimento elettrico complessivo ca. 23-28%;
2 Gassificazione
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
ASSEMBLEA NAZIONALE
Agenda
1. Gli inizi della gassificazione
2. La Gassificazione
3. Nuovi approci
4. Prospettive
5. Rischi
+ Processi della piro-gassificazione di biomassa e pulizia gas
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Gli ultimi anni non hanno portato novità significative nel campo dei gassificatori a letto fisso convenzionali (gassificatore monofase a cilindro) – le problematiche ben note connesse a questa tecnologia quindi risultano tuttora irrisolte (capacità di funzionamento continuo, residui, emissioni, redditività)
Modelli di reattori
UPSTREAM DOWNSTREAM DOUBLE-FIRE
3 Nuovi approcci
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaImpianto di piro-gassificazione SPANNER
3 Nuovi approcci
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaI rendimenti
3 Nuovi approcci
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Cippato di legnoG50 W20
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaI rendimenti
3 Nuovi approcci
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaI rendimenti
3 Nuovi approcci
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
ASSEMBLEA NAZIONALE
Agenda
1. Gli inizi della gassificazione
2. La Gassificazione
3. Nuovi approci
4. Prospettive
5. Rischi
+ Processi della piro-gassificazione di biomassa e pulizia gas
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Da anni la tendenza di sviluppo va in direzione di una modulazione del processo di gassificazione per ridurre la formazione di sostanze nocive.
I sistemi modulari – rispetto ai reattori a cilindro ormai obsoleti - rappresentano quindi la „seconda generazione“ di gassificatori a letto fisso e – ad opinione largamente condivisa dagli esperti – hanno il potenziale di diventare in un prossimo futuro lo stato dell‘arte per impianti termoelettrici di piccola taglia.
I sistemi modulari sono appicabili per potenze sopra 250kWel. Per le piccole taglie da 50 a 150kWel – a breve termine –la soluzione tecnica sarà quella di un unico reattore termochimico.
Sviluppo di reattori di 2 a generazione4 Prospettive
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Si osserva già oggi un cambiamento nel processo per la separazione dei catrami: vengono perfezionati i sistemi per l’ampliamento delle zone di alta temperatura (zona di ossidazione) per aumentare sia la qualità del Syngas stesso che il potenziale della separazione dei catrami.
Per il futuro è previsto anche un utilizzo di rifiuti biodegradabili anche con tenore di ceneri elevato.
Sviluppo di reattori di 2 a generazione4 Prospettive
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Separazione a livello di impiantistico della fase di pirolisi dalla fase di ossidazione parziale e della riduzione -> intervento primario contro la formazione di catrami; immissione di calore nella fase di pirolisi: diretta o indiretta; Recupero del calore più efficace.
Funzionamento dell‘impianto (ciclo di vita) migliore dovuto a SYNGAS a basso contenuto di catrame e abbassamento del contenuto di sostanze nocive nel SYNGAS (catrami, solidi), per cui la successiva fase di purificazione del syngas è meno impegnativa in termini di investimento, esercizio e manutenzione;
Maggiore efficienza dell‘intero processo di gassificazione attraverso il recupero del calore e il suo riutilizzo nel processo; Semplificazione del processo (purificazione del gas meno dispendiosa);
Obiettivo di redditività dell‘impianto più facile da raggiungere. Il limite inferiore di redditività si abbassa, per cui aumentano le possibilità di realizzazione (decentralizzazione); più ampia gamma di combustibili utilizzabili (umidità, pezzatura, porosità, ecc.)
Sistemi modulari a letto fisso o fluido4 Prospettive
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaSistemi modulari a letto fisso o fluido
4 Prospettive
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaSistemi modulari a letto fluido
4 Prospettive
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaProgetto di ricerca e sviluppo CRAFTwerk Beta
4 Prospettive
Nel comune di Campo Tures viene costruito un Impianto di piro-gassificazione come progetto di ricerca e sviluppo.
Il sistema è quello a processi modulari della ditta SYNCRAFT di Schwaz (Tirol, Austria).
Dati principali: 250kWel e 500kWth con piccola rete di TLR.
Provincia di Bolzano
Comune di Campo Tures
Bolzano
Brunico
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaIncremento del rendimento elettrico
4 Prospettive
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaIncremento del rendimento elettrico
Impianto di piro-gassificazione
Impianto ORC
4 Prospettive
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
ASSEMBLEA NAZIONALE
Agenda
1. Gli inizi della gassificazione
2. La Gassificazione
3. Nuovi approci
4. Prospettive
5. Rischi
+ Processi della piro-gassificazione di biomassa e pulizia gas
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassaRischi della piro-gassificazione
5 Rischi
• La tecnologia attualmente non è al 100% affidabile secondo le esigenze di un impianto di teleriscaldamento;
• Ore di funzionamento oltre 7.500h/a di solito non sono da garantire;
• La problematica della pulizia del gas anche in futuro rimarrà un passaggio difficile da realizzare in modo ottimale;
• Sistema di trattamento dei catrami (o cracking dei catrami durante il processo di p-g);
• Disponibilità di cippato secco (ca. 15 a 20% contenuto d'acqua);
• Elevato numero di ore di manutenzione;
• Elevati costi di manutenzione (da 5€Cent/kWhel a 10€Cent/kWhel);
• Problemi di processo con sistemi che utilizzano griglie (o griglie rotanti);
• Difficile applicabilità a larga scala del sistema a reattore compatto e/o griglia;
• Residui: ceneri con/senza carbone; reflue dal processo di pulizia;
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Prova di rape methyl ester (RME) + catrami
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Ceneri
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Ceneri
RefluiEsempio di un refluo a consistenza oleosa con
odore di ammoniaca e benzolo
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Agenda / Inhalt
Grazieper la sua attenzione
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
ASSEMBLEA NAZIONALE
Agenda
1. Gli inizi della gassificazione
2. La Gassificazione
3. Nuovi approci
4. Prospettive
5. Rischi
+ Processi della piro-gassificazione di biomassa e pulizia gas
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Essicazione
20-200°C
Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna
2 Gassificazione
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Essicazione Pirolisi
λ = 0
autotherm
allotherm
20-200°C
200-500°C
Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna
2 Gassificazione
ASSEMBLEA NAZIONALE 35
Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Essicazione Pyrolyse
λ = 0
autotherm
allotherm
Gas da pirolisi
20-200°C
200-500°C
Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna
2 Gassificazione
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Essicazione Pirolisi
λ = 0
autotherm
allotherm
Aria
λ > 1
Gas da pirolisi
Ossidazione
20-200°C
200-500°C 500-1200°C
Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna
2 Gassificazione
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Essicazione Pirolisi
λ = 0
Aria
λ > 1
Gas da pirolisi
Ossidazione
Con aria
Con acqua
20-200°C
200-500°C 500-1200°C
Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna
2 Gassificazione
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Essicazione Pirolisi
Aria
Gas grezzo
Carbone + ceneri
Ossidazione Reduzione(gassificazione)
λ = 0 λ > 1 λ < 120-200°C
200-500°C 500-1200°C 800-1100°C
Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna
2 Gassificazione
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Gas grezzo
Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna
2 Gassificazione
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Gas grezzo con un Hi (pot. calorifico inferiore) di ca. 1,2 a 1,7 kWh/nm³;
Composizione ca.- CO 10 a15%- H2 15 a20%- CH4 2 a5%- Carbo-idrati <1%- CO2 10 a15%- N2 (Azoto) 45 a50%
Problematico per l‘utilizzo in un motore:-Catrame (condensano sotto ca. 200°C);-Polveri e carbone fino;-Contenuto d‘acqua;-Temperatura;
Tamperatura del gas grezzo ca. 600°C;
Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna
2 Gassificazione
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Raffreddamento
650-200°C
Gas grezzo
Calora
Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna
2 Gassificazione
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Raffreddamento Filtro
150-200°C650-200°C
Gas grezzo
Calore Cenere fina +Polveri di carbone(+ mezzo adsorbente)
Con O2 (!!!)
Con N2
Mezzo assor.
Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna
2 Gassificazione
ASSEMBLEA NAZIONALE 43
Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Filtro Lavaggio
150-200°C 150-50°C650-200°C
Gas grezzo
Calore
Acqua
RME
Condensato con catrame
Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna
Cenere fina +Polveri di carbone(+ mezzo adsorbente)
Raffreddamento
2 Gassificazione
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Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Syngas
Acqua
Essicazione
150-200°C 150-50°C <50°C650-200°C
Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna
Filtro Lavaggio
Gas grezzo
Calore Condensato con catrame
Cenere fina +Polveri di carbone(+ mezzo adsorbente)
Raffreddamento
2 Gassificazione
ASSEMBLEA NAZIONALE 45
Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Syngas
Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna
2 Gassificazione
ASSEMBLEA NAZIONALE 46
Potenzialità, prospettive e rischi della gassificazione della biomassa
Syngas con un Hi (potere calorifico inferiore) di ca. 1,2 a 1,7 kWh/nm³;
Composizione ca.- CO 10 a15%- H2 15 a20%- CH4 2 a5%- Carbo-idrati <1%- CO2 10 a15%- N2 45 a50%
Utilizzo in:� Combustione;� Combustione in un motore;� Rendimento elettrico 22 bis 30%;� Rendimento termico 55 bis 60%;
Temperatura del Syngas ca. 50°C;
Utilizzo del Syngas in un motore a combustione interna
2 Gassificazione