IMPIANTI di Teleriscaldamento a biomasse

La biomassa in campo energetico è un materiale organico di origine vegetale o animale, dal quale si può produrre energia.

Nel 2001 il teleriscaldamento in Italia ha fornito 4300 GWh termici e 2700 GWh elettrici trasformando 1Mtep di energia primaria di cui 1% costituito da biomasse (rapporto attività AIRU 2001).
L'articolo 1 dell'allegato III del DPCM 8 marzo 2002 definisce la tipologia e la provenienza delle biomasse combustibili:

• a) Materiale vegetale prodotto da coltivazioni dedicate;
• b) Materiale vegetale prodotto da trattamento esclusivamente meccanico di coltivazioni agricole non dedicate; 
• c) Materiale vegetale prodotto da interventi selvicolturali, da manutenzioni forestali e da potatura;
• d) Materiale vegetale prodotto dalla lavorazione esclusivamente meccanica di legno vergine e costituito da cortecce, segatura, trucioli, chips refili e tondelli di legno vergine, granulati e cascami di legno vergine, granulatí e cascami di sughero vergine, tondelli, non contaminati da inquinanti, aventi le caratteristiche previste per la commercializzazione e l'impiego;
• e) Materiale vegetale prodotto dalla lavorazione esclusivamente meccanica di prodotti agricoli, avente le caratteristiche previste perla commercializzazione e l'impiego.
  
   

In un paese ricco di foreste e terreni agricoli come l'Italia, la biomassa di origine vegetale può essere una grande risorsa energetica, in grado di diminuire la dipendenza dalle importazioni di combustibili fossili e la produzione di CO2. L'uso di biomasse viene considerato a bilancio nullo rispetto all'anidride carbonica, perché durante la combustione viene rilasciata la stessa quantità di CO2 fissata dalle piante durante la crescita. E' una risorsa rinnovabile, ma con un ben preciso tasso di ricrescita; richiede un'accurata pianificazione, sia per la sostituzione delle piante tagliate con piante aventi ciclo di ricrescita adatto, la rotazione dei terreni, …, sia per la creazione/adattamento delle infrastrutture viarie, per il trasporto e lo stoccaggio.

La soluzione ottimale per sfruttare queste risorse, oltre all'uso per riscaldamento individuale in caldaie a pellet o a tronchetti, è attualmente il teleriscaldamento a biomasse di piccole dimensioni ( 10 MW), che fornisce calore ad un'insieme di abitazioni e/o attività, posto nelle vicinanze del luogo di produzione della biomassa utilizzata (bosco, terreni di coltura, segherie, …). Se la provenienza della biomassa è locale, la dimensione dell'impianto deve essere ponderata con cura per permetterne la rigenerazione delle fonti. Taglie superiori ai 10-15 MW costringono ad aumentare eccessivamente l'area di fornitura facendo crescere i costi economici e ambientali del trasporto da un lato, e non permettendo la valorizzazione della filiera del legno locale dall'altro.
In Austria i piccoli impianti rurali di teleriscaldamento a biomasse sono oltre 300, con potenza compresa tra le centinaia di kW e gli 8 MW. In Italia invece gli impianti sono solo alcune decine, anche se il settore sembra molto vitale.

Uno dei motivi del successo di questi impianti in Austria va ricercato nell'economia agricola in gran parte impegnata in attività forestali, e nella diminuzione della domanda di legno da parte del mercato, che ha fatto crollare i prezzi e ha messo in crisi il settore agricolo, obbligando a trovare uno sbocco per la produzione che permettesse ai prezzi di risalire a un livello sostenibile per i produttori locali.
La maggior parte degli impianti di teleriscaldamento è quindi sorta in zone rurali economicamente depresse che non avevano sbocco turistico, ma anche molte località turistiche sono state sensibili a questa tecnologia, valorizzando le minori emissioni e la fonte rinnovabile come elemento di promozione turistica. Dati tratti da (Lessons Learned from the introduction of Biomass District Heating in Austria). Anche in Italia questi impianti potrebbero essere la risposta alla depressione di alcune zone, con la creazione di occupazione per il mantenimento dei boschi; attività economicamente ed ambientalmente conveniente, considerando che aiuterebbe a prevenire erosione, frane, alluvioni e incendi.

Il teleriscaldamento a biomasse è da considerare una tecnologia complementare e non antagonista alle caldaie domestiche a biomassa. Negli impianti di teleriscaldamento, con caldaie a griglia, si possono bruciare tutti gli scarti della filiera del legno, anche molto umidi e con basso potere calorifico. Nelle caldaie a legna delle abitazioni invece tali scarti non sono utilizzabili; si deve bruciare legno secco e di qualità, in pezzi di dimensioni adeguate, o scegliere caldaie a pellets se si vuole automatizzare l'impianto, evitando di doverlo rifornire continuamente (anche più volte al giorno nella stagione invernale). Legname con tali caratteristiche assicura infatti un minore ingombro a parità di massa secca bruciata (e quindi a parità di effetto utile), una combustione più regolare ed un trasporto/stoccaggio più semplice. Questa variabilità nell'alimentazione degli impianti a biomasse può permettere di sfruttare tutti i prodotti della manutenzione del bosco: gli scarti (rami, cortecce, radici, …, anche molto umidi) per il teleriscaldamento dove esista un adeguato bacino di utenza, i tronchi secchi e gli scarti pellettizzati per le abitazioni isolate.

I residui (della pulitura dei boschi, delle colture agricole, delle segherie, …), senza un impianto alimentato a biomasse, verrebbero smaltiti in altro modo: se lasciati all'aria produrrebbero la stessa quantità di CO2 immagazzinata durante l'accrescimento, se la fermentazione avvenisse in assenza di ossigeno si produrrebbe invece metano, il cui contributo come gas serra è 21 volte (in peso) quello della CO2 (IPPC 1996). Se tali residui vengono smaltiti nelle industrie (cartiere, …) impongono spesso costi di trasporto (economici e ambientali) non indifferenti.
Affinché si possa ipotizzare di costruire un impianto di teleriscaldamento a biomassa, occorre che siano soddisfatti i punti seguenti.

• Presenza di un aggregato di case e/o attività che richiedano energia termica.
• Disponibilità di una o preferibilmente più fonti di approvvigionamento (residui pulitura dei boschi, residui colture, colture ad hoc, scarti delle segherie, …). In realtà questa non è una condizione strettamente necessaria, perché in alcuni casi si è assistito alla nascita dell'offerta di fonti locali, con la creazione della filiera del legno, come conseguenza della domanda da parte dell'impianto di teleriscaldamento.
• La distanza dalla fonte di approvvigionamento non deve essere eccessiva. Visto il basso rapporto kWh/m3 stero, il trasporto può influire anche notevolmente sul costo della materia prima (e sul bilancio della CO2 emessa dall'impianto). La vicinanza alle fonti di approvvigionamento, inoltre, può permettere di avere un minor volume di stoccaggio all'interno dell'impianto di teleriscaldamento (consentendone la costruzione anche in aree più anguste), avvalendosi eventualmente della possibilità di stoccaggio presso il fornitore. 
• Presenza di un'area adeguata, vicina alle arterie di trasporto e ad una distanza conveniente dall'abitato, dove poter costruire l'impianto ed i magazzini di stoccaggio, senza creare eccessivi disagi dovuti al traffico per l'approvvigionamento.
  Un unico impianto al posto di tante caldaie individuali può essere vantaggioso per molti aspetti.
• Minor inquinamento e maggior efficienza energetica: un grosso impianto avrà rendimento e controllo dei fumi migliori di un impianto piccolo. Inoltre gli impianti che vengono sostituiti dal teleriscaldamento sono spesso vecchi e quindi con rendimenti e controllo delle emissioni molto inferiori agli omologhi attuali.
• Costi: si eliminano i costi per gli utenti di boiler e caldaie, dei controlli annuali e della pulizia di caldaie e camini. Il minor costo del combustibile rispetto a gasolio, metano e GPL, permette di risparmiare sul prezzo dell'energia termica consumata. Per l'energia fornita dal teleriscaldamento a biomassa inoltre ci sono delle agevolazioni fiscali.
• Sicurezza: si sposta la combustione nell'impianto di teleriscaldamento; agli utenti arriva solo acqua calda.
• Maggiore affidabilità: rispetto all'impianto domestico le centrali di teleriscaldamento hanno più caldaie a biomassa e una o più caldaie di integrazione alimentate da fonti fossili, quindi oltre alla ridondanza impiantistica ci si mette al riparo da eventuali carenze di un combustibile. Le reti di distribuzione calore inoltre, possono essere a maglia chiusa, in modo da funzionare correttamente anche se si rompesse una tubazione.
• Comodità: impianti domestici a biomassa richiedono molte attenzioni e manutenzione (rifornimenti, alimentazione giornaliera se a legna, scarico delle ceneri, …), mentre l'utente del teleriscaldamento deve solo regolare sul (crono)termostato la temperatura e pagare la bolletta. 
• Si recuperano spazi riservati a bombole o serbatoi.
   

 IMPIANTI DI COGENERAZIONE
 

La tecnologia della cogenerazione consente di valorizzare al meglio le proprietà energetiche di un combustibile (gas metano, gasolio, gpl o biogas) che, anziché bruciare in una caldaia limitandosi alla sola produzione di calore viene sfruttato per la produzione contemporanea di calore ed energia elettrica per autoconsumo e per l’eventuale cessione in rete delle quote in esubero.
In questo modo, recuperando l’energia termica dell’acqua di raffreddamento del motore, all’olio, dai gas di scarico e producendo contemporaneamente energia elettrica si sfrutta la quasi totalità del potenziale energetico del combustibile.
La tecnologia della cogenerazione a motore endotermico è costituita da un motore a quattro tempi turbo-compresso alimentato solitamente a gas metano (oppure a combustibile equivalente), accoppiato ad un alternatore asincrono (o sincrono) trifase, della potenza elettrica e termica opportunamente scelta in base alla tipologia di utenza per la quale va dimensionato.
 


I componenti principali del sistema sono:

• un motore a quattro tempi turbo-compresso alimentato solitamente a gas metano (oppure a combustibile equivalente);
• un generatore elettrico trifase;
• una serie di scambiatori di calore; 
• un sistema elettronico di regolazione 

L’impianto di cogenerazione è di solito fornito in un container insonorizzato per interno e corredato da set fonoassorbenti in corrispondenza delle aperture di ventilazione.
L’immissione dell’energia elettrica erogata dall’alternatore avviene mediante apposita apparecchiatura fornita con una macchina che gestisce tensione e frequenza della corrente prodotta in modo da evitare disturbi sulla rete.

Le basse emissioni dei gas inquinanti prodotte dai gruppi di cogenerazione sono dovute tipicamente al sistema di combustione magra del motore e all’installazione di un efficace sistema di catalizzazione. Mediamente un impianto di cogenerazione alimentato a metano permette per ogni kWh prodotto un risparmio di CO2 pari a 450 grammi se confrontato con la produzione separata (o tradizionale) di energia elettrica e termica.

Perché conviene installare un impianto di cogenerazione?
Un sistema di cogenerazione conviene ogniqualvolta si ha la presenza di consumi contemporanei di energia elettrica ed energia termica (o climatizzazione). Inoltre, grazie all’automazione è possibile integrarne la gestione dell’impianto ed il controllo sui propri sistemi. Infine è possibile adottare la formula del Project Financing, nella quale la nostra società agisce da Energy Service Company (ESCO).
A chi si rivolge principalmente la cogenerazione:

• alberghi
• centri sportivi/fitness
• case di riposo/comunità
• ospedali/case di cura
• complessi condominiali
• ipermercati/centri commerciali
• Industria 
• teleriscaldamenti