l’efficienza energetica le rinnovabili e l’innovazione in ... · l’efficienza energetica, le...
Post on 04-Aug-2020
4 Views
Preview:
TRANSCRIPT
L’EFFICIENZA ENERGETICA LE RINNOVABILIL’EFFICIENZA ENERGETICA, LE RINNOVABILIE L’INNOVAZIONE IN AGRICOLTURA
TECNOLOGIE DI CONVERSIONE DELLE BIOMASSEI Gi bb BRACCIOIng. Giacobbe BRACCIO
ENEA TRISAIARoma 20 dicembre 2010
BIOMASSE PROCESSI DI CONVERSIONE ED USI FINALI
Biomasse Usi FinaliProcessi di Conversione
Fonte: Set Plan Conference Brussels‐Nov 2010
BIOMASSE: PROCESSI TERMOCHIMICI
BIOMASSA LIGNOCELLULOSICA
Combustibili Sintetici/Idrocarburi da Carburanti per aviazioni e
LIGNOCELLULOSICA GASSIFICAZIONE delle biomasse motori diesel
Biometano ed altri combustibili gassosi ottenuti attraverso GASSIFICAZIONE
Mercato del gas naturale e di altri BIOGAS
Generazione di Potenza ad elevata Elettricità e Caloreefficienza di trasformazione attraverso
GASSIFICAZIONE
Elettricità e Calore
Vettori bioenergetici attraverso altri processi termochimici(es PIROLISI,
TORREFAZIONE, etc.)
Combustibile per riscaldamento, generazione di potenza o post upgrading pero post upgrading per automotive
Fonte: Set Plan Conference Brussels‐Nov 2010
BIOMASSE: PROCESSI CHIMICI e BIOLOGICI
BIOMASSA b b l lLIGNOCELLULOSICA Etanolo ed alcoli superiori
attraverso FERMENTAZIONEdegli zuccheri
Combustibile nel settore automotive
COLTURE ENERGETICHE
ZUCCHERI
Idrocarburi dagli zuccheri contenuti nelle biomasse
attraverso PROCESSI BIOLOGICIe/o CHIMICI
Carburanti per aviazioni e motori diesel
MICROALGHECombustibile per trosporto
ottenuto da MICRORGANISMI e successivo upgrading
Fonte: Set Plan Conference Brussels‐Nov 2010
STATO DELL’ARTE DELLE TECNOLOGIE DI CONVERSIONE
Ricerca e Sviluppo Dimostrativi Pre‐Commerciali Commerciali
TorrefazionePirolisi Pellettizzazione
Densificazione
HTU1Pirolisi Pellettizzazione
Gassificazione Combustione in Caldaia
della Biomassa
Biomassa per Calore
ORC2
Motori StirlingCicli a VaporeCombustione
IGFC3Gassificazione + Cicli a Vapore
IGCC4
IGGT5Gassificazione
Co Combustione Co‐Combustione Indiretta Co‐Combustione Parallela Co‐Combustione DirettaCo‐Combustione
Digestione Anaerobica Fuel Cells Microbiche Upgrading del Biogas Produzione Biogas
Tecniche di densificazione delle Biomasse
Biomassa per CaloreBiomassa per Elettricità
e cogenerazione
BIOENERGY – A SUSTAINABLE AND RELIABLE ENERGY SOURCE ‐ A review of status and prospects ‐ IEA BIOENERGY: ExCo: 2009/05
1 Upgrading Idrotermico; 2 Organic Rankine Cycle; 3 Gassificazione integrata alle fuel cell; 4/5 Gassificazione integrata ai cicli combinati CC/turbine a gas GT
STATO DELL’ARTE DEI BIOCOMBUSTIBILI
Ricerca e Sviluppo Dimostrativi Pre‐Commerciali Commerciali
BioEtanolo
Biodiesel
Etanolo da Lignocellolosa
Etanolo da zuccheri
Biodiesel da Diesel daSyndiesel da
Gassificazione + Metanazione
Biogas Upgrading
Biodiesel
Biometano
Biodiesel da Microalghe
Diesel da IdrigenazioneDiesel da
TransesterificazioneSyndiesel da
gassificazione + FT1
DME2BiobutanoloAltri Combustibili
e AdditviMetanolo
IdrogenoGassificazione + Metanazione
Biogas Upgrading
1. Fischer‐Tropsch2. Dimethylether Biofuel Gassosi
Biofuel Liquidi
BIOENERGY – A SUSTAINABLE AND RELIABLE ENERGY SOURCE ‐ A review of status and prospects ‐ IEA BIOENERGY: ExCo: 2009:05
DENSIFICAZIONE BIOMASSA: TORREFAZIONE
PARAMETRI DI PROCESSO
• Temperatura: 200‐300°C30% Materia
10% E iTemperatura: 200 300 C
• Tempo di Residenza: 10‐30min
• Taglie: <4cm;TORREFAZIONE
250‐300°C100% Materia
10% Energia
70% Materia
90% Energia
• Assenza di ossigeno
• Pressione atmosferica
250 300 C100% Energia BIOMASSA
TORREFATTA
BIOMASSA
VANTAGGI
•Incremento dell’uniformità qualitativa della biomassa torrefatta;
•Trasporto e logistica;
•Volumi e facilità di stoccaggio;
•Diminuzione dell’umidità dal 40‐50% fino a valori compresi traDiminuzione dell umidità dal 40 50% fino a valori compresi tra 1% e 6%
RENDIMENTI ELETTRICI vs UTILITY DI CONVERSIONE e TAGLIE di IMPIANTO
TECNOLOGIE PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA E CALORE DALLE BIOMASSE: TAGLIE DI IMPIANTI
Necessità annua biomassa (tonnellate)
Combustione
400.000400 800 4.000 8.000 20.000 40.000 80.000
(tonnellate)
gassificazione
combustione con turbina
ORCcombustione con turbina a
a letto fluido/dig. anaerobica Gassificazione
gassificazion gassificazione a
vapore
e a letto fisso
downdraftcon MCI
gass ca o e adoppio letto
fluido con MCI
Digestione
50.000100 500 1.000 2.500 5.00050 10.000
anaerobica
Potenza alimentabile (kW)
Sviluppo di processi per l’ottenimento del syngas:Centro Ricerche ENEA di Trisaia
LETTO FLUIDO RICIRCOLO INTERNO Specie %Vol.
COMPOSIZIONE SYNGASSyngas pulito
Aria arricchita/vapore 1MWthIdoneo alla produzione di Energia Elettrica con MCI
H2 32
CO 17
CH4 6.2
N2 0.9
CO2 20.9Biomassa
Syngas pulito
Fumi di Combustione
LETTO FLUIDO CATALITICO RICIRCOLANTEAria/vapore 500kWthIdoneo alla produzione di Energia Elettrica con MCI FC o alla
H2O 32
COMPOSIZIONE SYNGAS
Specie %Vol.
H2 34.1
CO 25.1
OssigenoVapore
Biomassa
VaporeAria
Biomassa Syngas grezzo LETTO FISSO UPDRAFT
Idoneo alla produzione di Energia Elettrica con MCI, FC o alla produzione di biocombustibili da Fischer Tropsh
CH4 10.4
N2 9.6
CO2 20.8
COMPOSIZIONE SYNGAS
Aria
Vapore Aria/vapore 150kWthIdoneo alla produzione di Energia Elettrica con MCI
Specie %Vol.
H2 20
CO 21
CH4 4
N2 40
CO2 6
H2O 9
LETTO FISSO DOWNDRAFTAria/vapore 150‐450kWthIdoneo alla produzione di
COMPOSIZIONE SYNGAS
Specie %Vol.
H2 15
CO 22
CH4 3
N2 40
Gas grezzo
Aria
COMPOSIZIONE SYNGAS
Energia Elettrica con MCIN2 40
CO2 20Zona di combustione
PIATTAFORMA DI TEST ENEA per la produzione di energia elettrica e calore co‐tri generativo su piccola scala(<1MWe)
IVECO 82100 2200giri/min 40kWeIVECO 82100 2200giri/min 40kWe MCFC 125kWeMCFC 125kWe Turbec T100 100kWe + 165kW risc o 95kW raffrTurbec T100 100kWe + 165kW risc o 95kW raffr
PIATTAFORMA SPERIMENTALE DI SUPPORTO/TEST IMPIANTI INDUSTRIALI PICCOLA SCALA
Gassificazione: usi finali per la produzione di energia elettrica e calore
MOTORE A COMBUSTIONE INTERNAGASSIFICATORE
Filto ceramico a candele catalitiche
MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA
UTILIZZATORI
MOTORE STIRLING
TURBINA A GAS(CCGT)
TURBOGENERATORE ORC
FUEL
Additive e catalizzatori ‘in bed’
CELLS
IMPIANTO UNIQUE: LETTO FLUIDO A RICIRCOLO INTERNO
Attività congiunte con Guessing
Caratteristiche Guessing
F l 8 MWFuel power 8 MW
Electrical power 2 MW
Thermal power 4.5 MWThermal power 4.5 MW
Operation hours gasifier > 47,000 h
CHP operation > 42,000 h
BIOMETANO da BIOGAS
UPGRADING DEL BIOGAS A BIOMETANO
Raffinazione del biogas(55‐60% in metano) per ottenere biometano alimentabileRaffinazione del biogas(55 60% in metano) per ottenere biometano alimentabile alla rete di distribuzione
Biogas Rimozione di H2S ed altri contaminanti
Rimozione della CO2
BIOMETANO ALLA RETE DI DISTRIBUZIONE
CO2 < al 3% Zolfo totale < a 150 mg/m3
IMPIANTO SPERIMENTALE PER TEST MEMBRANE SEPARATIVE Scale up dell’impianto
di l b idi laboratorio
Rete di distribuzione e/o settore Automotive
MODULI A MEMBRANE
GRANDI IMPIANTI PER BIOFUELS E BIORAFFINERIAPER BIOFUELS E BIORAFFINERIA
Agricoltori come fornitori di materia prima
PRODUZIONE DI ETANOLO DA LIGNOCELLULOSICI
Il processo di produzione del bioETOHApplicazione ENEA per il bioETOH
IMPIANTO INTEGRATO DI GASSIFICAZIONE CON FISCHER TROPSCH
Metanolo e Chemicals
Modelle Proposto: Reattore a Stadi Adiabatici
Aggiornamento Portale WEB GIS sulla disponibilità delle BiomasseAggiornamento Portale WEB GIS sulla disponibilità delle Biomasse
Bil i L F t l
I sette data base Provinciali:Residui agricoli ; Legna forestale; Biogas Bovini;Biogas Suini Biogas FORSU;Biogas scartiBilancio Legno Forestale Bovini;Biogas Suini, Biogas FORSU;Biogas scarti Macellazione; Colture energetiche
025
30
Card
oProduttività Colture energetiche
510
1520
Prod
uzio
ne (t
ha-
1)un
doM
isca
nto
Pani
corg
oG
iraso
leCo
lza
0
S2S1SSSASCSCWCECNCNNENW
Aru
Sor
www.atlantebiomasse.enea.it
ECRT1
Diapositiva 19
ECRT1 Visti gli indirizzi strategici di installazione di impianti a energia distribuita e filiere bioenergetiche territoriali, si è cercato di suddividere il territorio nazionale in aree quanto più piccole possibili, per meglio permettere studi di fattibilità di installazioni basate appunto su filiera locali. il massimo restringimento possibile ottenibile dalla base dati statistica disponibile è stata la provincia Italiana.ENEA Centro Ricerche Trisaia; 22/10/2010
FINE PRESENTAZIONEFINE PRESENTAZIONE
top related