In linea molto generale, è uso comune considerare biomassa tutto ciò che ha matrice organica, con esclusione delle plastiche e dei materiali fossili. Tra le più importanti tipologie di biomassa sono i residui forestali, gli scarti dell’industria di trasformazione del legno (trucioli, segatura, etc.), gli scarti delle aziende zootecniche e la frazione umida dei rifiuti solidi urbani.
Le principali applicazioni della biomassa sono:
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produzione di energia termica e elettrica (biopower)
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sintesi di carburanti (biofuel)
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sintesi di prodotti (bioproduct)
Lo sfruttamento della biomassa avviene principalmente in tre modi:
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Digestione anaerobica della biomassa e successiva combustione dei gas prodotti
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Combustione diretta
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Gassificazione e/o pirolisi.
La tabella, sottoriportata, confronta i combustibili fossili e le varie tipologie di biomassa in base all’effettivo contenuto di energia. Il confronto è effettuato sulla base delle quantità e dei costi della biomassa necessaria per sostituire un quantitativo standard di combustibile fossile.
Cos’è la gestione anaerobica?
Il processo biologico che, in assenza di ossigeno, trasforma la sostanza organica in biogas (costituito principalmente da metano e anidride carbonica), è la digestione anaerobica, che avviene in un intervallo di temperatura compreso tra -5°C e +70°C.
Il processo di digestione anaerobica permette di ottenere biogas a partire da liquami zootecnici (suini, bovini, avicoli, equini, ecc.) e da substrati di natura vegetale, provenienti da colture dedicate (insilati di mais, sorgo, ecc.) o da scarti di varia natura (industria agro-alimentare, ecc.).
Il biogas ottenuto può essere utilizzato per produrre contemporaneamente elettricità e calore attraverso la cogenerazione. L’elettricità prodotta attraverso la digestione anaerobica viene considerata “energia verde”. Il biogas con la sua combustione non contribuisce all’aumento delle concentrazioni atmosferiche di CO2, per questo motivo viene considerato fonte energetica a basso impatto ambientale.
Gli impianti alimentati a biomassa possono essere di dimensioni medio/grandi, al servizio di grandi edifici o di reti di teleriscaldamento. Quelli di piccole dimensioni sono al servizio di utenze singole (mono o bifamiliari). Gli impianti di medio/grandi dimensioni sono alimentati prevalentemente a cippato di legna, mentre quelli più piccoli sono alimentati a legna oppure a pellet.
Cos’è la combustione diretta?
La combustione diretta avviene tramite una caldaia che produce acqua calda e vapore. Le caldaie che sfruttano la combustione delle biomasse hanno un rendimento termico dell’85-90%, con temperature di combustione di circa 800-900°C. Queste caldaie garantiscono la completa combustione del legno e di tutte le sue componenti.
Il principale obiettivo negli impianti termici è massimizzare l’efficienza del processo di combustione, limitando al minimo la perdita di energia, cioè di gas incombusti (CO). Le caldaie a biomassa rappresentano un’ottima alternativa alle altre tecnologie, soprattutto per la possibilità di sostituire combustibili costosi come il GPL o il Gasolio.
I tipi di caldaie
Caldaie a legna
La tecnologia oggi più utilizzata per le caldaie di taglia domestica è basata su caldaie a fiamma inversa, utilizzate in impianti termici per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria fino a una potenza di 80 Kw. Il principio di funzionamento è illustrato nella figura che segue.
Caldaie a Pellet
Il pellet è un combustibile costituito da legno vergine essiccato e pressato in cilindretti, senza aggiunta di additivi. La compressione porta a un peso specifico del materiale di circa 600-700 kg/m3, molto più elevato di quello di altri combustibili legnosi non pressati (cippato, trucioli). Il potere calorifico raggiunge le 4.200 kcal/kg.
Per la particolare forma cilindrica e liscia e per le sue piccole dimensioni, il trasporto di questo combustibile e il suo caricamento (automatico) nelle caldaie è particolarmente facile. Il trasporto avviene di solito con autobotti, dalle quali il pellet viene estratto e “pompato” nel serbatoio di stoccaggio dell’impianto.
Per la sua elevata densità energetica e la grande facilità di movimentazione, il pellet è oggi il combustibile vegetale più indicato per impianti di riscaldamento automatici di tutte le dimensioni. Il pellet di legno può essere utilizzato anche nelle caldaie a cippato, con opportune modifiche al sistema di caricamento.
Caldaie per impianti non domestici
Le caldaie a cippato funzionano con legno vergine triturato in piccoli pezzi della dimensione di pochi centimetri, caricato automaticamente nel serbatoio di alimentazione attraverso appositi dispositivi meccanici.
Il combustibile è costituito da materiali di provenienti da diverse fonti, quali potature sminuzzate, scarti di segheria o biomasse derivanti dalle attività selvicolturali (taglio del bosco ceduo, diradamenti, tagli di conversione, ecc.).
Gli impianti a cippato sono oggi totalmente automatizzati e possono raggiungere potenze anche di diversi MW termici. Per le loro caratteristiche di automazione e risparmio di esercizio, gli impianti a cippato sono particolarmente indicati per edifici di dimensioni medie o grandi, come alberghi, scuole, condomini, ospedali e centri commerciali. Questi impianti hanno necessità di stoccaggi importanti e prevedono un serbatoio minimo di circa 10m3.
Perchè realizzare un’impianto a biomasse?
La produzione di energia elettrica attraverso impianti alimentati con biomasse e biogas derivanti da prodotti agricoli, di allevamento e forestali beneficia di incentivi variabili in base alla potenza nominale dell’impianto e al tipo di biomassa utilizzata.
Tra i principali vantaggi della produzione di energia in ambito agricolo:
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integrazione del reddito per l’azienda agricola, grazie alla remunerazione (incentivata) dell’energia prodotta;
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utilizzo dei prodotti di scarto delle attività agricole e zootecniche;
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garanzia, in caso di materiali soggetti a procedure particolari di smaltimento, di risparmi o ulteriori guadagni (a seconda della provenienza delle biomasse utilizzate);
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alternativa per sostituire colture poco redditizie con colture più remunerative, nell’ambito della “filiera corta” di autoproduzione.
Regime di incentivazione
1. Impianti fino a 1 MW elettrico
Tariffa onnicomprensiva: riconoscimento di una tariffa fissa onnicomprensiva pari a 0,28 euro per ogni kWh immesso in rete, per un periodo di 15 anni (in alternativa ai certificati verdi).
2. Impianti oltre 1 MW elettrico
Agli impianti di potenza superiore sono riconosciuti solo i certificati verdi, che vanno a sommarsi ai ricavi derivanti dalla vendita dell’energia.
E’ conveniente un impianto biomassa e quali sono le migliori tecnologie?
Gli impianti a cippato sono adatti per grandi sistemi centralizzati, come nel caso di un condominio, o per reti di teleriscaldamento che collegano più edifici. Questi impianti richiedono un grosso silos e un estrattore per il caricamento della caldaia e convengono a partire dai 50 kW di potenza.
Per un abitazione singola, specie se si ha combustibile a basso prezzo, le caldaie a legna sono un’ottima soluzione: le più moderne, a gassificazione e a fiamma inversa, arrivano a rendimenti anche superiori al 90% e sono, in parte, modulabili in potenza. Il limite più grande è che richiedono un minimo di lavoro: il caricamento della legna va effettuato manualmente una o due volte al giorno e la cenere va svuotata ogni due o tre giorni. Infine, necessitano di una pulizia settimanale degli scambiatori.
In tutte le case si può montare una caldaia a biomassa?
Occorre premettere che lo stoccaggio del combustibile necessita di uno spazio non indifferente. Da considerare anche che potrebbe essere necessario adeguare le canne fumarie, anche se le moderne caldaie a biomassa non richiedono canne con diametro superiore rispetto a quelle a gas. Una spesa aggiuntiva sicura invece è il puffer: un serbatoio d’acqua che accumula il calore generato, indispensabile per le caldaie a legna e consigliato anche per quelle a pellet.
E’ consigliabile installare un sistema di regolazione, per controllare il funzionamento della caldaia e delle altre fonti energetiche, come p.es. i pannelli solari.
Quanto convengono?
Gli impianti a biomassa costano indicativamente da 1,5 a 3 volte più dei corrispondenti impianti a gas.
Se le caldaie e l’involucro dell’edificio rispettano determinati requisiti definiti da ENEA, le caldaie a biomassa godono del bonus statale del 55% sulla macchina e sui lavori collegati e, in molte regioni, hanno anche ulteriori forme di incentivazione.
