Politecnico di Torino (logo)

Merlo, Alberto

Centrale di cogenerazione alimentata da biomassa legnosa a Luserna San Giovanni (TO).

Rel. Guglielmina Mutani, Giuseppe Genon. Politecnico di Torino, Corso di laurea specialistica in Architettura, 2014

Abstract:

All'inizio del 2007 l’Unione Europea (UE) ha presentato una nuova politica energetica, espressione del suo impegno forte a favore di un’ economia a basso consumo di energia più sicura, più competitiva e più sostenibile. Una politica comune rappresenta la riposta più efficace alle sfide energetiche attuali, che sono comuni a tutti gli Stati membri. Uno dei cardini di tale politica è la decisione di un maggiore ricorso alle energie rinnovabili, sviluppate a livello nazionale in modo sostenibile. Secondo la direttiva 2009/28/CE sulla promozione dell’energia da fonti rinnovabili, approvata dal Parlamento Europeo e dal Consiglio Europeo il 23/04/2009, entro il 2020 il 20% del consumo finale di energia prodotta nei 25 Stati membri dovrà provenire da fonti energetiche rinnovabili.

Le energie rinnovabili - secondo l’art. 2, comma 1 del D.Lgs. 29 dicembre 2003, n. “Attuazione della direttiva 2001/77/CE relativa alla promozione dell’ energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell’ elettricità”, le fonti rinnovabili sono: solare, eolico, idroelettrico, geotermico, biomasse, gas di discarica, biogas e moti ondosi. Per biomasse, in particolare, si intende la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall’agricoltura e dalla silvicoltura, essi sono un’alternativa fondamentale ai combustibili fossili. L’impiego delle energie rinnovabili permette non soltanto la riduzione dei gas effetto sema provenienti dalla produzione e consumo di energia, ma anche dalla dipendenza della UE dalle importazioni di combustibili fossili (in particolare gas e petrolio). Per raggiungere l’obbiettivo della quota del 20% di energie rinnovabili nel proprio mix energetico, I’ UE prevede di potenziare gli sforzi nei settori dell’elettricità, del riscaldamento e del raffrescamento nonché nei biocarburanti.

In Italia oltre il 50% del potenziale massimo teorico di sviluppo delle energie è legato alle biomasse. Il loro contributo appare determinante ai fini del raggiungimento dell’obbiettivo europeo del Climate Package. I principali vantaggi della produzione energetica da biomasse in Italia sono il potenziale di produzione, significativamente superiore alle altre fonti rinnovabili, e il possibile forte contributo in termini di valore aggiunto, e quindi di PIL, ancora una volta significativamente superiore alle altre fonti (AEEG 2009).

Per quanto riguarda il solo settore elettrico, nel 2011 complessivamente la produzione lorda elettrica da fonti rinnovabili è aumentata rispetto al 2010 ed è aumentata anche la sua incidenza sul consumo interno lordo di energia elettrica. In particolare, nel 2011 in Italia la quota del consumo interno lordo di energia elettrica coperta da fonti rinnovabili è pari al 23,8 per cento (a fronte di un obiettivo al 2020 del 26 per cento) e presenta un incremento di 1,6 punti percentuali rispetto all’anno precedente.

Il confronto con i dati europei aggiornato al 2010, evidenzia per l’Italia un valore (22.2%) superiore alla media UE pari al 19.9% Rispetto ai paesi di più grande dimensione l’Italia si colloca al di sotto della Spagna e al di sopra di Germana, Francia e Regno Unito. In Europa i paesi che presentano valori molto alti, pari o superiori al 50% di consumi di energia elettrica generata da fonti rinnovabili sono Austria (61.4%) Svezia (54.4%) e Portogallo (50%). Tra i paesi che sfruttano meno questo tipo di energia figurano invece Belgio, Regno Unito, Lussemburgo e Cipro, con quote inferiori al 7%.

L’analisi della dinamica di sviluppo nelle singole regioni della produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile fa registrare una produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili in quantità superiore alla richiesta interna per la Valle d’Aosta e il Trentino-Alto Adige. Le altre regioni del Nord, nel 2009, presentano valori sempre al di sotto del 18,0 per cento, eccetto il Piemonte (28,7 per cento) e il Friuli-Venezia Giulia (23,4 per cento). Nel Centro i valori più consistenti si registrano in Toscana e Umbria (rispettivamente 30,1 e 26,3 per cento), il più basso nel Lazio (5,9 per cento). Nel Mezzogiorno si segnalano, tra le regioni che presentano i valori più elevati dell’indicatore, la Calabria con il 44,7 per cento, il Molise con il 42,0 per cento e l’Abruzzo con il 36,0 per cento; in queste regioni si è avuto un significativo sviluppo soprattutto della fonte idrica e di quella eolica tra il 2008 e il 2009. A livello nazionale le regioni con i valori più bassi dell’indicatore sono, oltre al Lazio, la Liguria (5,4 per cento), la Sicilia (7,3 per cento) e l’Emilia-Romagna (9,1); seguono Marche, Campania e Sardegna con valori inferiori all’11,5 per cento. La distribuzione sul territorio nazionale delle fonti rinnovabili nella generazione elettrica mette in luce la prevalenza dell’apporto idrico nelle regioni montuose e della fonte eolica nel Mezzogiorno. Si segnala, invece, una sostanziale uniformità in tutta Italia nello sviluppo della produzione elettrica con biomasse. La Toscana è l’unica regione che produce energia geotermica.

Relatori: Guglielmina Mutani, Giuseppe Genon
Soggetti: A Architettura > AD Bioarchitettura
A Architettura > AN Opere di ingegneria civile, trasporti, comunicazioni
Corso di laurea: Corso di laurea specialistica in Architettura
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/3638
Capitoli:

INDICE

1 PREMESSA

1.1 INTRODUZIONE GENERALE

1.2 QUADRO NORMATIVO E PROGRAMMATICO

1.2.1 Elenco normativo

1.2.2 Strumenti internazionali e nazionali di controllo della qualità dell’aria

1.2.3 Riferimenti comunitari in ambito energetico

1.2.4 Riferimenti programmatici nazionali in materia di energia

1.2.5 Piano Energetico Nazionale

1.2.6 Legge n° 99 del 23 luglio 2009

1.2.7 Riferimenti programmatici regionali in materia di energia

1.2.8 Strumenti di pianificazione territoriale e urbanistica - Piano Territoriale Regionale

1.2.9 Strumenti a disposizione delle Aziende Agricole

2 TECNOLOGIE PER LA CONVERSIONE DEL LEGNO IN ENERGIA

2.1 LE CALDAIE A CIPPATO

2.1.1 Caldaie a griglia fissa

2.1.2 II deposito del cippato

2.1.3 Importanza della qualità del cippato

2.1.4 Le caldaie a griglia mobile

2.2 LA COGENERAZIONE

7.3.1 Introduzione

7.3.1 Cogenerazione mediante turbina a vapore

7.3.1 Cogenerazione mediante gassificazione

7.3.1 Cogenerazione mediante ORC

7.3.1 Rendimento impianti a confronto

2.3 LA TRIGENERAZIONE

3 IL COMBUSTIBILE

3.1 INTRODUZIONE

3.2 PRINCIPALI FONTI DI ENERGIA

3.2.1 Biomassa

3.2.2 II legno come fonte di energia

Motivi politici

Motivi economici

3.2.3 Utilizzo delle biomasse nel mondo

3.2.4 Utilizzo delle biomasse in Italia

3.2.5 Situazione in Piemonte

3.2.6 Filiera legno

Abbattimento

Esbosco / Concentramento

Trattore forestale

Teleferica a cavo

Forwarder

Piazzale Lavorazione / Carico

Trasporto

Essiccazione

Deposito

3.3 DISPONIBILITÀ DI BIOMASSE LEGNOSE DESTINABILI ALLA TRITURAZIONE PER USO ENERGETICO

3.3.1 Area d’indagine

3.3.2 Categorie forestali

3.3.3 Coefficienti percentuali di attitudine alla cippatura

3.3.4 Potere calorifico

4 IL PROGETTO

4.1 INTRODUZIONE AL PROGETTO

4.1.1 Caratteristiche generali

4.1.2 Indagine del flusso di traffico

4.1.3 Sintesi del progetto

4.1.4 Accorgimenti progettuali

4.1.5 Aree destinate a parcheggi

4.1.6 Stoccaggio legname

4.1.7 Criticità e vincoli

4.1.8 Elaborati grafici

4.2 LAYOUT

4.2.1 Alimentazione

4.2.2 Il forno

4.2.3 Caldaia olio diatermico

4.2.4 Turbina ORC (Organic Rankine Cycle)

4.2.5 Multiciclone

4.2.6 Filtro Elettrostatico

4.2.7 Camino

4.2.8 Elaborati grafici

5 TELERISCALD AMENTO

5.1 INTRODUZIONE

5.2 NORMATIVA

5.3 ANALISI DELLE UTENZE

5.4 TECNOLOGIA DELLA CENTRALE

5.5 TIPOLOGIA DELLA RETE

5.5.1 Analisi del tracciato

5.5.2 Dimensionamento delle tubazioni

5.5.3 Dati di progetto e di esercizio

5.5.4 Sottostazioni di scambio e contabilizzazione del calore

5.5.5 Descrizione delle opere

5.5.6 Rete di trasporto

5.5.7 Rete di distribuzione

5.5.8 Sottostazioni di utenza

5.5.9 Elaborati grafici allegati:

5.6 VERIFICHE DI RENDIMENTO

6 LE EMISSIONI

6.1 IL PROCESSO DI COMBUSTIONE DEL LEGNO

6.1.1 Essiccazione

6.1.2 Degradazione termica (pirolisi/gassificazione)

6.1.3 Combustione

6.1.4 La regola delle 3 T

6.2 LE EMISSIONI IN ATMOSFERA

6.3 PRINCIPALI INQUINANTI

6.3.1 Polveri totali

6.3.2 Carbonio organico totale

6.3.3 Monossido di carbonio

6.3.4 Ossidi di azoto

6.3.5 Ossidi di zolfo

6.3.6 Acido cloridrico

6.4 EMISSIONI A CONFRONTO

7 BILANCIO ENERGETICO AMBIENTALE

7.1 PREMESSA

7.2 RACCOLTA DATI COMUNE DI LUSERNA SAN GIOVANNI

7.2.1 Bacino di utenza potenzialmente allacciabili

7.2.2 Tipologie di utenze

7.2.3 Tracciato linee e analisi utenze

7.2.4 Definizione della potenza termica mediamente impegnata

7.3 BILANCIO ENERGETICO E AMBIENTALE

7.3.1 Considerazioni di partenza

7.3.2 Bilancio ambientale annuo

8 CONCLUSIONI

9 BIBLIOGRAFIA

Bibliografia:

BIBLIOGRAFIA

Energia da biomasse agricole

di Marco Rala.

Impianti a biomassa

di Paola Caputo.

Le energie rinnovabili

di Andrea Bartolazzi.

Legna cippato e pellet

di Viessman, Aiel.

Uno sguardo all’aria

di Arpa, Provincia di Torino.

Le energie rinnovabili

di Andrea Bartolazzi.

Diossine Furani e PCB

di APAT agenzia per la protezione dell’ambiente.

Emissioni di polveri fini e ultrafini da impianti di combustione

di LEAP laboratorio energie e ambiente Piacenza.

Dip. Energetica _ Bagni di Iucca

di Lorenzo Poggi.

Associazione Italiana Energie Agroforestali

di Valter Francescato .

Turbine a Gas e Cicli Combinati

di Lozza G., Esculapio.

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