Economicità di gestione, sostenibilità e sicurezza di approvvigionamento: quali caratteristiche devono avere gli impianti a biomassa per vincere queste sfide.
INDICE:
I vantaggi della biomassa nelle centrali termiche
Le sfide da affrontare per le centrali termiche a biomassa
Raffreddamento dei gas di scarico per ottimizzare la condensazione
Controllo della combustione avanzato
Sostenibilità assicurata dai sistemi di trattamento fumi
Diversi combustibili in base alla disponibilità
I vantaggi della biomassa nelle centrali termiche
L’utilizzo della biomassa legnosa nelle grandi centrali termiche, sia per funzioni di riscaldamento che per generare calore di processo, comporta alcuni vantaggi generali. Prima di tutto il prezzo del combustibile, che ha costi più bassi e - fatto da non sottovalutare – decisamente più stabili rispetto alle fonti fossili. Poi c’è l’aspetto ambientale, dato che la biomassa è una fonte rinnovabile disponibile in abbondanza in natura e che non genera emissioni aggiuntive di CO2 nell’atmosfera.
In alcuni contesti, poi, una caldaia a biomassa è particolarmente indicata: dove non è presente la rete del gas metano, nei luoghi dove la materia prima è reperibile durante tutto l’anno a livello locale o, ancora, dove si hanno a disposizione scarti di lavorazione del legno. Strutture alberghiere in località di montagna, aziende agricole, imprese come segherie e mobilifici, centrali di teleriscaldamento in aree boschive, sono tutti contesti ideali. Non solo per le aree descritte ma anche in pianura: il caso di IT-Correggio è un buon esempio per dimostrare che un impianto a biomassa può essere installato anche lontano dalle filiere locali di fornitura e quindi non esclusivamente in ambito montano
Le caldaie a biomassa di ultima generazione sono sistemi affidabili caratterizzati da un ottimo rendimento e utilizzano sistemi di trattamento fumi in grado di ridurre al minimo le sostanze inquinanti in uscita dal camino. Sono inoltre disponibili con potenze che permettono di considerare il loro utilizzo in un ampio ventaglio di contesti (nel catalogo Viessmann i modelli variano da 180 kW fino a 8 MW). Per operare in modo efficiente e sostenibile, è però necessario risolvere alcune sfide.
Le sfide da affrontare per le centrali termiche a biomassa
Nonostante gli indubbi vantaggi dell’utilizzo di biomassa legnosa nelle centrali termiche, perché il loro funzionamento sia davvero vantaggioso è necessario trovare un equilibrio tra diversi aspetti che possono essere considerati singolarmente o, più spesso, insieme.
Qui ci concentriamo su tre criticità frequenti e vediamo come le caldaie Viessmann - Schmid possono risolverle:
- necessità di aumentare l'efficienza economica;
- necessità di raggiungere gli obiettivi di sostenibilità nel rispetto della normativa;
- necessità di ampliare la gamma di qualità del combustibile, ad esempio bruciando anche cippato di legna con un tenore d’umidità più elevato.
Raffreddamento dei gas di scarico per ottimizzare la condensazione
I gas di scarico delle caldaie a biomassa contengono circa il 10 - 25 % di vapore acqueo in volume a seconda del tenore d’umidità del combustibile. In questo vapore acqueo è immagazzinato molto calore, che viene rilasciato durante il processo della condensazione e che viene reimmesso nel circuito per preriscaldare l’acqua: per ogni tonnellata di vapore acqueo condensato vengono rilasciati circa 670 kWh di calore.
Utilizzare un economizzatore per la condensazione a valle dell’impianto permette quindi alle caldaie a biomassa di aumentare il rendimento del 20-25%, ma ci sono limiti importanti da tenere in considerazione.
Per condensare, infatti, il gas di scarico deve essere raffreddato al di sotto della sua temperatura di rugiada. A seconda dell’umidità del combustibile e del contenuto di ossigeno residuo nei gas, questa temperatura è di circa 45 – 60 °C. Più il gas di scarico può essere raffreddato nell’impianto a condensazione, più è possibile recuperare il calore.
Utilizzare il ritorno della rete di riscaldamento per raffreddare i gas di scarico spesso non è sufficiente, perché le temperature sono ancora troppo elevate: di fatto il vapore acqueo presente nei gas difficilmente riesce a raggiungere il punto di rugiada, quindi non può condensare o lo fa in modo insufficiente.
Una soluzione consiste nell’utilizzo di una pompa di calore ad assorbimento come componente dell’impianto con economizzatore.
Con le soluzioni Schmid – StepsAhead commercializzate da Viessmann, costituiti da caldaia a biomassa, economizzatore, impianto a condensazione e pompa di calore ad assorbimento con azionamento ad acqua calda a una temperatura di 105 °C (nel campo di potenza da 1.200 kW a 8.000 kW) è possibile utilizzare come fonte energetica per la pompa di calore ad assorbimento l’acqua a temperatura di mandata a 105°C generata dalla caldaia, anzichè acqua surriscaldata a 150°C.
Controllo della combustione avanzato
Un ulteriore vantaggio delle soluzioni Schmid commercializzate da Viessmann è il nuovo sistema di controllo della combustione Revolution Adaptive per gli impianti con pompe di calore ad assorbimento. Questo componente assicura una combustione nella caldaia a biomassa ottimizzata per mantenere il contenuto di ossigeno residuo nel gas di scarico il più basso possibile con diverse qualità del combustibile. Grazie a una quantità d'aria in eccesso scarsa, la concentrazione di vapore acqueo nel gas di scarico risulta meno diluita e, quindi si registra un aumento della temperatura del punto di rugiada del gas: la condensazione, in sostanza, inizia prima, con un conseguente miglioramento del rendimento dell’impianto.
Sostenibilità assicurata dai sistemi di trattamento fumi
Un impianto a biomassa, specie se di grandi dimensioni, deve confrontarsi con una sfida importante: l’abbattimento delle emissioni di polveri sottili in atmosfera. La combustione di biomassa legnosa, infatti, produce particolato di piccole e piccolissime dimensioni che tende a restare sospeso nell’aria e può causare disturbi e danni respiratori.
Per questo motivo esistono specifici vincoli da rispettare (D.lgs n. 183 del 15 novembre 2017) che impongono limiti di emissione stringenti. Questi vincoli possono essere rispettati solo dotando gli impianti a biomassa di idonei sistemi di abbattimento delle polveri.
Le tecnologie di trattamento dei fumi hanno seguito un’evoluzione tecnologica che oggi consente agli impianti a biomassa di funzionare in modo “pulito” e rispettare la normativa, senza provocare danni alla salute a causa del particolato emesso. Esistono tre principali sistemi di trattamento fumi, che possono lavorare da soli o in combinazione: ciclone e multiciclone (sistema di pre-abbattimento), filtro e maniche, filtro elettrostatico (per sapere di più leggi I sistemi di trattamento fumi per le caldaie a biomassa legnosa). Viessmann, con le sue caldaie industriali a biomassa legnosa, è in grado di fornirle tutte, in base alle esigenze.
Diversi combustibili in base alla disponibilità
La possibilità di utilizzare diverse tipologie di biomassa legnosa permette alle aziende di ottimizzare l’approvvigionamento di materia prima, a seconda della disponibilità locale o della maggiore/minore economicità sul mercato. Il fatto di poter utilizzare all’interno di una stessa caldaia a biomassa combustibile di differenti tipologie o di qualità diversa, è quindi un fattore molto importante sia per la continuità operativa che per il funzionamento economico dell’impianto.
Le caratteristiche costruttive delle caldaie a biomassa Schmid-Viessmann apportano importanti vantaggi anche da questo punto di vista. L’intera gamma, infatti, vanta una grande flessibilità rispetto al tipo di biomassa, accettando non solo combustibili “nobili” come pellet e cippato, ma anche materiale di scarsa qualità (cortecce, scarti di lavorazione del legno, altri combustibili di origine vegetale). I sistemi, inoltre, sono in grado di erogare potenze elevate anche con materiale con un alto grado di umidità fina a M60. Revoluion adaptive consente inoltre di passare da un combustibile secco a uno umido o viceversa in modo completamente automatico senza la necessità di un operatore di intervenire sui parametri di combustione: l’efficienza si Schmid Viessmann si misura anche nella riduzione dei costi di gestione.
