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Elettricità dal legno: come funziona un impianto di cogenerazione a biomassa legnosa?

Gli impianti di cogenerazione a biomassa che utilizzano combustibili solidi e rinnovabili come pellet di legno, cippato o bricchette di legno non solo consentono di risparmiare sui costi, ma danno anche un importante contributo alla protezione del clima - 24 ore su 24.
Come funziona un impianto di cogenerazione a biomassa? Potete scoprirlo qui.

Le aziende di tutto il mondo stanno affrontando sfide importanti: Per raggiungere gli obiettivi climatici e allo stesso tempo ridurre i rischi di prezzo, devono cambiare radicalmente il loro approvvigionamento energetico, abbandonando i combustibili fossili per passare alle energie rinnovabili.

Una soluzione rispettosa del clima e allo stesso tempo altamente economica è rappresentata dagli impianti di cogenerazione di calore ed energia (CHP) che funzionano con biomassa a base di legno – ad esempio con pellet, cippato o bricchette di legno (in breve: generazione di energia a legna).

Combinando la generazione di elettricità e calore, queste unità di cogenerazione a biomassa raggiungono un’efficienza superiore a quella di molte altre tecnologie energetiche. Gli operatori quindi non solo risparmiano CO2, ma anche denaro contante. Inoltre, la biomassa è l’unica fonte di energia rinnovabile in grado di fornire energia tutto l’anno, indipendentemente dal clima e dall’ora del giorno.

Come funziona un'unità di cogenerazione a biomassa, utilizzando l'esempio della combustione a legna?

Fondamentalmente, un’unità di cogenerazione di calore ed energia (CHP) è una centrale elettrica in cui, oltre all’elettricità, viene generato e utilizzato anche il calore. Le unità di cogenerazione sono costituite principalmente da un motore a combustione che utilizza combustibili liquidi o gassosi e aziona un generatore per produrre elettricità con l’energia generata.

A differenza di un impianto di cogenerazione a motore puro, che di solito funziona con combustibili fossili come il gas naturale, il diesel o simili, un impianto di cogenerazione a biomassa è un impianto in grado di generare elettricità e calore contemporaneamente da un combustibile solido (la biomassa). Ciò richiede innanzitutto la conversione della biomassa solida in un cosiddetto gas magro. Questo processo avviene in un gassificatore. Nel caso della biomassa legnosa, il gas magro è chiamato anche gas di legno.

I residui legnosi sono solitamente utilizzati come biomassa legnosa. Ad esempio, legno residuo, legno di scarto, legno danneggiato, legno morto o residui di produzione. Questi materiali vengono lavorati e immessi nel gassificatore di legno sotto forma di pellet, cippato o bricchette di legno. Nel processo di gassificazione, i materiali vengono carbonizzati in assenza di aria, in modo da produrre un gas combustibile.

Dopo la gassificazione del legno, il gas viene pulito e raffreddato in modo che sia adatto all’uso nel motore a gas dell’unità di cogenerazione a biomassa.

Carburatore

Generazione di gas di legna

Scambiatore di calore

Raffreddamento a gas di legna

Filtror

Il gas di legna viene liberato dalle ceneri

Scarico delle ceneri

La cenere viene scaricata dal sistema

Motore

Il gas di legna viene bruciato nel motore

Generatore

Generazione di energia

Scambiatore di calore dei gas di scarico

Recupero di calore dai gas di scarico

Armadio di controllo

L'impianto di cogenerazione a biomassa e la sua funzione: non lasciare che il calore di scarto vada sprecato

Durante il processo di gassificazione, nel successivo trattamento del gas e nell’unità di cogenerazione a biomassa viene generato molto calore, il cosiddetto calore di scarto. Si tratta, da un lato, dell’aria calda di scarico, dell’acqua calda del gas di legna e del raffreddamento del motore e dei gas di scarico caldi dell’unità di cogenerazione. Mentre altre centrali elettriche spesso lasciano che questo calore di scarto vada sprecato, le nostre unità di cogenerazione a biomassa lo convertono in calore utilizzabile grazie a scambiatori di calore.

Se viene prodotto più calore del necessario o se la richiesta di calore non è sempre costante, può essere temporaneamente immagazzinato in un serbatoio tampone e utilizzato in un altro momento.

Gli impianti di cogenerazione a biomassa hanno quindi un vantaggio decisivo rispetto alle centrali elettriche convenzionali: producono elettricità e calore in un processo chiamato cogenerazione. Se la biomassa, come il legno, viene ora utilizzata come combustibile al posto del gas naturale o del petrolio, le aziende possono produrre elettricità e calore in modo rispettoso del clima, risparmiando sui costi e, soprattutto, 24 ore su 24.

Se il calore viene utilizzato anche per produrre freddo, il termine CHP (combined heat, power and cooling) viene utilizzato al posto di CHP. Gli impianti di cogenerazione a biomassa di solito convertono più dell’85% dei combustibili rinnovabili utilizzati in energia utilizzabile: non potrebbe essere più efficiente.

Buono a sapersi: Il legno come combustibile

Gli impianti di cogenerazione a biomassa di ENTRENCO funzionano prevalentemente a legna. Il legno sotto forma di pellet o cippato viene convertito in gas di legno negli impianti di cogenerazione di ENTRENCO per mezzo di un gassificatore a legna. Questo gas di legna costituisce il combustibile che alimenta il motore di combustione dei nostri impianti di cogenerazione. Nel processo, il legno viene utilizzato quasi senza residui e con un elevato grado di efficienza.

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Ecco cosa può fare un'unità di cogenerazione a biomassa per generare elettricità dal legno

Un impianto di cogenerazione a biomassa per la produzione di elettricità a legna non solo è altamente efficiente in termini economici ed ecologici, ma offre anche una varietà di applicazioni possibili.

Ecco alcuni esempi di possibili applicazioni:

  • Essiccazione del cippato
  • Essiccazione o riscaldamento nel processo di produzione
  • Generazione di energia frigorifera tramite sistemi di refrigerazione ad assorbimento per celle frigorifere, condizionamento dell’aria, ecc.
  • Conversione del calore di scarto in elettricità (ad es. ORC)

Abbiamo riassunto per voi le applicazioni più importanti:

Generazione di energia e calore

Grazie alla cogenerazione di calore ed energia (CHP), un impianto di cogenerazione a biomassa può generare elettricità e calore allo stesso tempo. Le unità di cogenerazione a biomassa possono quindi fornire elettricità agli edifici (ad esempio alberghi, complessi residenziali, ospedali) e riscaldare i sistemi di riscaldamento e l'acqua potabile. Questo fa sì che gli impianti di cogenerazione a biomassa siano tra i più efficienti e - quando si utilizza biomassa come il legno residuo o il legno di scarto - tra i produttori di energia più rispettosi del clima.

Generazione di calore di processo

Le unità di cogenerazione a biomassa non sono assolutamente adatte solo all'uso negli edifici. Al contrario: un'unità di cogenerazione a biomassa è particolarmente interessante per le aziende manifatturiere, perché funziona in modo particolarmente efficiente nella generazione di calore di processo, di solito sotto forma di acqua calda, cioè il calore necessario per i processi industriali e commerciali. Il calore di processo è di solito consumato costantemente durante tutto l'anno; le condizioni migliori per le unità di cogenerazione a biomassa.

Generazione di freddo

Se un'unità di cogenerazione è dotata di un refrigeratore ad assorbimento, il calore generato può essere convertito in freddo e utilizzato per il raffreddamento. Questo processo è chiamato cogenerazione di calore, energia e raffreddamento (CHP). In questo processo, l'energia generata viene utilizzata in modo ottimale. I sistemi di cogenerazione sono particolarmente utili nelle industrie che richiedono il raffreddamento dell'aria o dei processi. Si tratta di alberghi, edifici per uffici e ospedali, ma anche dell'industria alimentare.
Il calore può anche essere utilizzato per produrre acqua potabile dall'aria attraverso un raffreddamento intermedio.

Buono a sapersi

La cosa economicamente più sensata è consumare l'elettricità generata e riscaldarsi da soli, se possibile. Per questo motivo la generazione di energia a legna tramite un impianto di cogenerazione a biomassa è adatta all'industria e all'agricoltura con un fabbisogno maggiore di elettricità e calore o a proprietà più grandi. Se l'energia elettrica generata non viene consumata completamente, è possibile immetterla nella rete pubblica. Per questo, gli operatori di cogenerazione a biomassa ricevono una tariffa di alimentazione - una sovvenzione fissa del governo per l'elettricità autoprodotta.

Per chi è utile un CHP?

Un impianto di cogenerazione a biomassa con produzione di elettricità a legna è particolarmente utile per le aziende che necessitano costantemente di grandi quantità di energia termica per le loro attività, anche in estate. Questo perché un impianto di cogenerazione a biomassa è massimamente economico solo se funziona a pieno carico per un certo numero di ore all'anno. In alternativa, l'energia termica in eccesso può essere convertita in energia frigorifera in estate.
Un impianto di cogenerazione a biomassa è utile, ad esempio, per le seguenti aziende e industrie:

Industria della lavorazione del legno: segherie, falegnamerie, industria del mobile, impianti di produzione di pellet o trucioli di legno

L'industria della lavorazione del legno ha bisogno di molto calore per il suo buon funzionamento, ad esempio per i forni di essiccazione del legno. Inoltre, spesso esistono grandi quantità di legno residuo o di scarto che possono essere utilizzate. Queste produzioni raramente stanno ferme e quindi c'è una costante richiesta di calore. Pertanto, le unità di cogenerazione a biomassa con generazione di energia a legna sono soluzioni efficienti e rispettose dell'ambiente per la fornitura di energia, non solo di calore, ma anche di elettricità a basso costo.

Agricoltura: allevamento di bestiame e pollame, serre, orti.

L'uso di un'unità di cogenerazione ha senso soprattutto in agricoltura e, ad esempio, nelle stalle climatizzate o nelle serre con una richiesta costante di calore, riporta il Deutscher Landwirtschaftsverlag.

Tempo libero: hotel, spa, piscine, resort

I costi energetici nel settore del tempo libero rappresentano spesso il cinque per cento o più del fatturato operativo totale, come riportato dall'Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V. (Gruppo di lavoro per un consumo energetico economico e rispettoso dell'ambiente). Le unità di cogenerazione a biomassa sono ideali per risparmiare: Con il loro aiuto, l'efficienza complessiva può essere aumentata fino al 40%, per un totale di oltre l'85%.

Istituzioni pubbliche: Scuole, ospedali, case, prigioni

Le strutture pubbliche devono essere rifornite di elettricità e calore 24 ore su 24 e tutto l'anno. Queste sono le condizioni ideali perché un impianto di cogenerazione funzioni in modo efficiente e dia un importante contributo alla protezione del clima grazie all'utilizzo di biomasse come il legno. Inoltre, le scuole devono essere rifornite di energia quasi tutto l'anno. Anche in questo caso, la cogenerazione a biomassa è la soluzione ideale.

Reti di riscaldamento locali: Complessi residenziali, centri commerciali

Nei grandi complessi residenziali, la richiesta di acqua calda e di elettricità è costante tutto l'anno. Questa domanda costante significa che un impianto di cogenerazione a biomassa può funzionare economicamente anche in questo caso, in quanto è sufficientemente utilizzato.

Impianto di cogenerazione a gas di legna e biomassa: i vantaggi in sintesi

Gli impianti di cogenerazione a biomassa basati sul gas di legna possono ottenere punti con tutti i tipi di vantaggi. Il vantaggio maggiore è la combinazione di efficienza economica e protezione del clima. Gli impianti di cogenerazione a biomassa di solito convertono più dell'85% dei combustibili utilizzati in energia utilizzabile. Se poi si utilizzano come combustibile anche i pellet o i trucioli di legno, economici e allo stesso tempo ecologici, il risparmio è notevole.

Alta efficienza

La produzione simultanea di elettricità e calore comporta l'utilizzo di oltre l'85% dei combustibili.

Meno emissioni di CO2

Utilizzando il legno come biomassa, il ciclo della materia prima è neutro dal punto di vista della CO2. Inoltre, i cogeneratori a biomassa utilizzano principalmente legno residuo e di scarto.

Valorizzazione del valore

Un impianto di cogenerazione a biomassa può essere progettato come parte integrante dell'edificio e aumenta il valore della proprietà. In alternativa, le unità di cogenerazione a biomassa possono essere installate anche in container e possono essere utilizzate in modo flessibile.

Indipendenza dal tempo

A differenza degli impianti eolici e solari, le unità di cogenerazione a biomassa funzionano in modo completamente indipendente dalle condizioni meteorologiche e dall'ora del giorno. Le unità di cogenerazione a biomassa funzionano in assenza di vento, pioggia, neve e gelo e, naturalmente, anche di notte.

L'indipendenza

Gli operatori si rendono indipendenti dal costo dell'elettricità dei grandi fornitori di energia. Un altro vantaggio in termini di indipendenza: in caso di interruzione di corrente, un impianto di cogenerazione a biomassa continua a produrre elettricità.

Numerose opportunità di finanziamento

Chi decide di realizzare un impianto di cogenerazione a biomassa può contare su sovvenzioni e prestiti agevolati da parte dei governi federali e statali. Di norma, ciò consente di coprire facilmente i costi di acquisto e di ottenere brevi periodi di ammortamento.

Scadenze lunghe

I sistemi sono progettati per funzionare per 7.000-8.000 ore all'anno. In singoli casi, esistono sistemi che nella pratica superano addirittura questo valore.

Siete interessati?

Volete sapere se un impianto di cogenerazione a biomassa con produzione di elettricità a legna è conveniente per la vostra azienda e quale tipo di legno di scarto potete utilizzare per generare energia in modo particolarmente efficiente? Allora contattateci. Saremo lieti di consigliarvi personalmente.
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Quali combustibili sono adatti per un impianto di cogenerazione a biomassa legnosa?

Una tipica unità di cogenerazione può funzionare con diversi combustibili. I combustibili fossili come il gas naturale, l'olio da riscaldamento o il diesel sono ancora all'ordine del giorno, ma non contribuiscono alla protezione dell'ambiente. È qui che entrano in gioco le materie prime rinnovabili, che sono ideali per le unità di cogenerazione a biomassa e danno un enorme contributo alla protezione del clima.

Folgende Brennstoffe aus Biomasse können prinzipiell bei der Holzverstromung in einem BHKW mittels einer vorgeschalteten Vergasungstechnologie zum Einsatz kommen:

Pellet di legno

I pellet di legno sono piccoli bastoncini di legno secchi, composti da segatura e altri scarti di legno e opportunamente pressati. Questo combustibile viene utilizzato nei grandi impianti di cogenerazione a gas di legna e nei mini impianti di cogenerazione ed è ora un combustibile standardizzato, generalmente riconosciuto e ampiamente commercializzato.

Bricchette di legno

In alternativa, i residui della lavorazione del legno, come i trucioli o la segatura, possono essere pressati in bricchette di legno e utilizzati in un'unità di cogenerazione a biomassa per generare elettricità dal legno.

Cippato

Il cippato è prodotto dalla cippatura di residui di produzione fino ad alberi interi nelle cosiddette cippatrici. Un'adeguata preparazione, che di solito consiste nella vagliatura e nell'essiccazione, garantisce la qualità ideale del combustibile per il processo di gassificazione. Il gas di legna viene poi prodotto dal legno tritato utilizzando un gassificatore di legno. I trituratori sono utilizzati per il legno di scarto (ad esempio, per i rifiuti ingombranti). Inoltre, qui vengono smistati i residui metallici.

Quanto costa un'unità di cogenerazione a biomassa per la produzione di energia elettrica da legno?

Un sistema di generazione di energia a legna è una soluzione individuale per la quale i costi di investimento e di gestione possono variare notevolmente. Inoltre, i diversi combustibili e, se del caso, la loro lavorazione comportano costi diversi. A seconda dell'applicazione nel processo o nell'edificio, entrano in gioco anche importi di sovvenzione diversi, per cui una generalizzazione dei costi totali è difficilmente possibile.

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Non esitate a chiederci una prima stima approssimativa dei costi, che potrete utilizzare per un'ulteriore pianificazione.
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Il rispetto dell'ambiente viene premiato: sussidi per gli impianti di produzione di energia elettrica a legna

Le aziende che utilizzano la generazione di energia a legna attraverso un impianto di cogenerazione a biomassa nella loro produzione di energia, contribuendo così alla protezione del clima, ricevono un sostegno finanziario a molti livelli in Germania. Oltre alla tariffa di alimentazione per l’energia elettrica in eccesso, il Ministero Federale dell’Economia e del Controllo delle Esportazioni (BAFA) promuove progetti corrispondenti, spesso nei settori del calore di processo o dell’efficienza energetica.

Anche la Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) sostiene il ripensamento climatico con prestiti promozionali e sussidi per il rimborso fino al 55% dei costi ammissibili. Anche i singoli Stati federali e le regioni premiano l’uso di cogeneratori a biomassa come produzione di energia progressiva e rispettosa dell’ambiente.

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