La consapevolezza di poter utilizzare la biomassa quale fonte energetica a basso costo, rispettosa dell’ambiente e rinnovabile nel tempo, sta spingendo sempre più aziende a convertire le proprie centrali termiche tradizionali in moderni impianti di riscaldamento alimentati a biomassa. Questi investimenti permettono, inoltre, di trasformare in una risorsa il problema della gestione e dello smaltimento degli scarti di lavorazione del legno o dei residui della pulizia delle aree boschive.
Anche in questi casi è importante valutare le caratteristiche chimico/fisiche della biomassa perché, anche se proveniente dagli scarti della lavorazione del legno, deve rispettare i parametri imposti dalla normativa.
Solamente con l’utilizzo di biomassa con caratteristiche dichiarate e costanti nel tempo è possibile definire il generatore idoneo, in grado di garantire la riduzione dei consumi e delle emissioni in ambiente, necessari per un futuro e una aspettativa ambientale migliore per il nostro pianeta.
Biomassa legnosa per il riscaldamento industriale: cosa sapere?
I parametri normalmente riportati nella compravendita dei combustibili legnosi sono il peso e il volume. Vedremo di seguito come la sola valutazione di questi due dati non sia sufficiente per poter stipulare un contratto corretto e completo che possa tutelare il cliente da forniture di combustibile di scarso livello energetico.
Nella compravendita è molto importante saper definire e riconoscere l’unità di misura dell’energia termica dato che ogni combustibile possiede una determinata quantità di energia primaria. Quest'ultima, con il fenomeno della combustione, si trasforma in energia utile per gli scopi desiderati (riscaldamento, acqua calda sanitaria o calore di processo). Le unità di misura derivate dal Sistema Internazionale (SI) da impiegare sono il Joule (J), il Watt (W) e loro multipli.
* il tep (Tonnellata Equivalente di Petrolio) è l’unità di misura utilizzata a scopi statistico-comparativi che esprime la quantità di energia, convenzionalmente fissata, rilasciata dalla combustione di una tonnellata di petrolio grezzo.
La quantità di energia termica racchiusa in un kg di combustibile viene definita Potere Calorifico (MJ/Kg) ed è direttamente proporzionale alla quantità di acqua presenta all’interno della biomassa. E’ importante, infatti, sapere che il legno normalmente non si trova allo stato anidro, completamente secco, ma possiede al suo interno una quantità di acqua variabile tra il 15 e il 60% (a seconda della lunghezza del periodo di stagionatura all’aria).
Il contenuto idrico del legno M (%) esprime la massa di acqua presente in rapporto alla massa di legno fresco e rappresenta la misura impiegata nella compravendita dei combustibili legnosi. Si definisce come:
dove:
Pᵤ = peso del legno umido e P₀ = peso del legno anidro
La formula per il calcolo del potere calorifico del legno (MJ/kg) con un dato contenuto idrico (M%) è:
Se consideriamo un legno privo di acqua con potere calorifico di 19 MJ/kg, possiamo valutare con il seguente grafico la quantità di energia che realmente possiamo estrarre dal combustibile e utilizzare, in funzione della quantità di acqua in esso contenuto.
Una volta definito il costo del combustibile legnoso, non basandosi quindi unicamente sul peso o sul volume ma valutando l’effettivo potere calorifico, sarà possibile procedere con le comparazioni e con il calcolo del risparmio energetico ed economico derivante dalla conversione della propria centrale termica tradizionale in un moderno impianto di riscaldamento alimentato a biomassa.
Esempio di equivalenze energetiche tra i vari combustibili disponibili:
* 1 kg = 5,8 l (20 °C, 216 bar) - ** 1m3 GPL = 4 l = 2 kg
Quali sono le caratteristiche qualitative richieste dalle caldaie a biomassa?
Definito il contenuto idrico e il potere calorifico, le altri principali caratteristiche qualitative da valutare per la corretta scelta del generatore sono la pezzatura e il contenuto di cenere del combustibile. Nella tabella seguente sono schematizzate in maniera indicativa, in funzione della potenza, le caratteristiche dei generatori a biomassa con alimentazione automatica.
Le caldaie a cippato a griglia fissa richiedono materiale con pezzatura omogenea e basso contenuto idrico a causa della ridotta dimensione della griglia. Un contenuto idrico troppo elevato potrebbe non consentire alla caldaia di erogare la potenza nominale di targa. Una quantità troppo elevata di cenere nel combustibile implicherebbe la necessità di interventi di pulizia più frequenti in assenza dei quali la cenere accumulata potrebbe ostruire l’afflusso dell’aria comburente e diminuire il rendimento del generatore.
Nella caldaia a griglia fissa l’aria primaria è immessa attraverso i fori della griglia e tramite degli iniettori posti nella parte laterale del focolare. L’aria primaria viene in questo modo utilizzata anche per raffreddare la griglia, riducendo il rischio di formazione di scorie di fusione e di surriscaldamento dei materiali costruttivi. L’aria secondaria è immessa al di sopra della griglia mentre le ceneri residue cadono in un cassetto posto al di sotto, oppure vengono estratte con una coclea che le trasporta in un più ampio contenitore.
Le caldaie a griglia mobile sono generatori di potenza medio-grande (da 150 kW fino ad arrivare a 1 MW). Nella camera di combustione la griglia piana o inclinata, composta da elementi fissi e mobili, favorisce l’avanzamento del cippato durante la combustione ottimizzando i processi di essicazione, combustione e rimozione delle ceneri esauste.
Nei focolari con griglia mobile o inclinata gli scalini si muovono in senso orizzontale alternato, spostando gradualmente il cippato lungo il piano di combustione. Queste caldaie garantiscono un’omogenea distribuzione del cippato e del letto di braci grazie alla gestione della quantità di combustibile immesso e alle diverse portate d’aria primaria, secondaria e di ricircolo, in funzione delle zone di combustione.
