Sistemi di generazione di calore ed energia elettrica da fonti rinnovabili

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Gl impianti a gassificazione da biomassa sono un eccellente approccio per fini energetici poichè in teoria sono relativamente poco impattanti in termini di emissioni inquinanti, utilizzando biomassa che è reperibile praticamente in ogni parte del globo e può pertanto rendere autosufficiente dei siti abitativi e produttivi ovunque.

Si basa inoltre su principi chimici largamente conosciuti e con un teoria che risale sin ai primi del '900. Tuttavia chiunque ha affrontato tale approccio si è imbattuto in problematiche che hanno il più delle volte portato al fallimento ed all'accontonamento a favore di altre tecnologie in ambito rinnovabili.

Principali Punti deboli:

1) produzione di sostanze inquinanti liquide e solide (ceneri, catrami, fumi)

2) instabilità del gas di pirolisi e pertanto mal funzionamento del motore endotermico di produzione elettrica.

3) presenza di catrami e sostanze dannose nel gas che porta alla distruzione del motore.

Approccio innovativo.

La maggior parte dei piccoli impianti di gassificazione in commercio, inteso con potenze inferiori ai 200 Kwe, non producono gas di sintesi come tipicamente divulgato, ma gas di pirolisi che nonostante siano opportunamente filtrati in molti casi hanno determinato le difficoltà di cui sopra. La nostra lunga sperimentazione ci ha portato a costruire dei prototipi. Al momento abbiamo realizzato un impianto di successo che si basa su due reattori, che per noi si identificano anche in stadi.

Bi-stage reaction approach.

Il funzionamento del primo stadio si basa sul principio della flaming pirolisys. Un flusso di aria substechiometrica ad alta temperatura attraversa la biomassa trascinando nella corrente i gas di pirolisi estratti. La temperatura di uscita dei gas e c.a. 650°C mentre l'aria viene aspirata a c.a. 300 °C .

I gas di pirolisi ad alta temperatura vengono aspirati in una condotta di collegamento con il secondo stadio e in un reattore intermedio vengono addizionati di aria surriscaldata e parzialmente combusti sino ad arrivare a una temperatura minima di 900°C.

I gas ad alta temperatura alimentano il secondo stadio il cui ingresso è formato da un accumulatore rigenerativo. Attraverso l'accumulatore, che stabilizza la temperatura del flusso, i gas vengono iniettati in un letto di char precedentemente prodotto, innescando le reazioni che portano alla produzione di CO e di H2 e diminuendo la temperatura del syngas in uscita. Da questa fase il gas passa attraverso uno scambiatore primario, un filtro a maniche e uno scambiatore secondario. A valle dello scambiatore secondario alimenta il motore termico che produce energia elettrica e energia termica. Le emissioni gassose del motore termico sono a norma senza ulteriori trattamenti di abbattimento.

Il nostro sistema di gassificazione evita le problematiche 1) 2) e 3). I gas di pirolisi vengono in gran parte combusti e servono a mantenere la temperatura di processo. Il gas prodotto è vero gas di sintesi perchè non deriva dalla distillazione distruttiva della biomassa (pirolisi) ma dalla sintesi di CO e H2 per la reazione della CO2 e dell'acqua con il carbonio libero del char.

Punti di forza.

  • Gode degli incentivi dedicati alla produzione cogenerativa da fonti rinnovabili.
  • I nostri impianti hanno un bassissimo impatto ambientale poichè non producono rifiuti liquidi o solidi speciali, l'unico scarto è composto da ceneri di biomassa smaltibili come componente fertilizzante di terricci da orticoltura, inoltre utilizza un basso apporto di acqua operando in raffreddamento a ciclo chiuso.
  • Dal punto di vista dei consumi un rapporto kcalorie/biomassa essiccata molto ridotto.
  • Il sistema cogenerativo, è ideale per operare in ambienti off-grid pertanto laddove vi è presenza limitata od assente delle rete di collegamento.
  • Le caratteristiche progettuali permettono un dimensionamento ad hoc relativamente alle potenze di produzione.
  • L'intero processo di funziamento è gestito automaticamente da un software da noi appositamente sviluppato.
  • La tecnologia ci permette di intervenire su impianti esistenti basati sulla gassificazione anche di tipologia differente, poichè è implementabile e può apportare in taluni casi un efficientamento considerevole.
  • Infine, con le opportune caratterizzazioni è possibile utilizzare anche altri tipi di biomassa vegetale solida che non sia strettamente legno e quindi anche altre colture.
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