Il Ciclo Energymais
Progetto ENERGYMAIS - Energia da fonti Rinnovabili
Il progetto ENERGYMAIS consiste in un sistema completo, realizzato per produrre energia termica (ed in futuro elettrica) da un combustibile ricavato da biomasse, utilizzando un metodo innovativo di combustione ad alta efficienza e con ridotti scarti.
Tempi e realizzazioni
2005 - 2006 = Studio, progettazione, realizzazione di un prototipo progettato specificamente per la combustione di biomasse rinnovabili. Prove di combustione di varie biomasse (granella di mais e orzo, pellet, gusci di noce).
2007 - 2008 = Realizzazione di 3 combustori con potenzialità di 800 kW, applicati ad essiccatoi a riciclo, con ottimizzazione delle performance e risoluzione dei problemi causati dalle ceneri e dalle emissioni in atmosfera. Combustione di granella di mais e orzo.
2012 = Realizzazione del combustore con potenzialità di 1900 kW applicato ad essiccatoio continuo per orzo da 300 ton/24h. Combustione dei soli scarti provenienti dall'essiccazione dell'orzo
2010 = Realizzazione del combustore con potenzialità di 1400 kW applicato ad essiccatoio continuo per mais da 300 ton/24h. Combustione di residui e scarti provenienti dall'essiccazione dei cereali (mais, orzo, soia, girasole).
Cambiamenti climatici
E' noto che l'utilizzo dei combustibili fossili come gasolio, gas metano e GPL, contribuisce al cambiamento climatico dovuto all'immissione in atmosfera di CO2.
E' necessario quindi ricercare fonti alternative di energia. La biomassa come fonte di energia è "rinnovabile" ed è considerata "CO2 neutra" in quanto la sua combustione rilascia la CO2 che la pianta ha assorbito durante la sua crescita. La sostituzione di combustibili fossili con biomasse rinnovabili è quindi una soluzione per ridurre l'emissione di CO2 in atmosfera.
Produzione di generi alimentari e biomasse no-food
Si stima che nel prossimo futuro ci sarà un notevole incremento nella domanda di generi alimentari, dovuto all'aumento della popolazione, che porterà ad un'alta richiesta di prodotti agricoli. La biomassa destinata alla produzione di energia, sarà quindi in forte competizione con quella destinata all'alimentazione. I prodotti agricoli dovranno quindi essere destinati primariamente all'alimentazione, tenendo conto che una gran quantità di bio-energia può essere recuperata da residui e da rifiuti.
La combustione delle biomasse
In generale, molte biomasse agricole possono bruciare, grazie alla loro composizione chimica ed al buon Potere Calorifico, ma presentano problemi di fusione delle ceneri pesanti nella camera di combustione e di emissioni di ceneri leggere in atmosfera. Inoltre la densità e l'umidità delle biomasse è molto variabile e causa difficoltà di immissione nelle fornaci e problemi di combustione.
La conclusione è stata la progettazione di un sistema di combustione innovativo, chiamato:
combustore ciclonico di biomasse polverizzate "ENERGYMAIS"
Tale combustore brucia la biomassa combustibile macinata molto fine, e grazie alle sue particolarità costruttive riesce ad ottenere una combustione molto efficiente, con produzione di ceneri ridottissima, dell'ordine del 1% - 2%.
Il prototipo è stato progettato per essere applicato ad un essiccatoio per riso ed è stato realizzato in modo da poter testare la combustione di vari tipi di biomasse, all'inizio granella di mais e orzo, in seguito pellet di legno, gusci di noci, ecc.
| GRANELLA DI MAIS | GRANELLA DI ORZO | PELLET DI LEGNO | GUSCI DI NOCE |
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Ci siamo infine dedicati alla combustione di scarti e sottoprodotti, come grani spezzati, tutoli, foglie, lolla, gusci, polveri, che sono gli scarti che provengono dalla produzione dei cereali e delle sementi, dai mulini, e da altre attività del settore agricolo, tenendo conto che hanno un costo zero ed anzi possono rappresentare problemi e costi di trasporto e smaltimento.
| SCARTI DI ORZO | SEMENTE SCADUTA | SCARTI DI MAIS | LOLLA DI RISO |
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SCHEMA DI FUNZIONAMENTO: La biomassa viene stoccata nel silos, e da questo inviata ad un mulino a martelli tramite un alimentatore che manda la quantità necessaria per mantenere l'esatta temperatura richiesta dal processo di essiccazione. La biomassa polverizzata dal mulino viene aspirata dalla ventola ed inviata in pressione alla camera di combustione. Il bruciatore tradizionale (che può funzionare anche da solo in mancanza di biomassa) manda in temperatura la camera di combustione, quindi viene spento e continua la combustione della sola biomassa. L'aria ambiente viene inviata nell'intercapedine per mantenere controllata la temperatura delle pareti del combustore, pertanto si riscalda, diviene aria di combustione, e viene mescolata al flusso di biomassa polverizzata. Le ceneri pesanti vengono raccolte nella parte inferiore e tramite il raschiatore di fondo inviate nel contenitore per il successivo utilizzo, ovvero la restituzione alla campagna per ripristinare il bilancio di minerali asportati dalla pianta durante la crescita.
Risultati economici
Il risultato dipende dalla semplice relazione di equivalenza energetica:
1 kg GASOLIO = ~ 2 - 3 kg. BIOMASSA (scarti di mais, orzo, soia, girasole, lolla di riso)
| VALORIZZAZIONE DEGLI SCARTI DI CEREALI DALLA COMBUSTIONE RISPETTO AL GASOLIO | ||||
| ESSICATOIO | U.M. | ESSICATOIO | ||
| PRODUZIONE GIORNALIERA | q.li/giorno | 3.000 | 4.000 | 5.000 |
| GIORNI LAVORO | giorni | 30 | 30 | 30 |
| PRODUZIONE ANNUA MAIS | q.li | 90.000 | 120.000 | 150.000 |
| P.C.I. GASOLIO | KCal/kg | 10.200 | 10.200 | 10.200 |
| CONSUMO MEDIO DI GASOLIO AL Q.LE MAIS | Kg/q.le | 1 | 1 | 1 |
| GASOLIO CONSUMATO A STAGIONE | Kg | 90.000 | 120.000 | 150.000 |
| COSTO GASOLIO (Italia 2013-14 agricolo) | €/kg | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
| SPESA X GASOLIO >>> POSSIBILE RISPARMIO | €/anno | 90.000 | 120.000 | 150.000 |
| POT. CAL. MEDIO SCARTI CEREALI | Kcal/kg | 3.600 | 3.600 | 3.600 |
| SCARTI NECESSARI X SOST. GASOLIO | q.li | 2.550 | 3.400 | 4.250 |
| % SCARTI SULLA PRODUZIONE ANNUA | % | 2,83% | 2,83% | 2,83% |
| VALORIZZAZIONE DEGLI SCARTI | €/q.le | 35,29 | 35,29 | 35,29 |
I risultati interessanti del progetto ENERGYMAIS
- RIDUZIONE DELL'USO DEI COMBUSTIBILI FOSSILI TRADIZIONALI
- RISPARMIO SUL COSTO DEL COMBUSTIBILE FINO AL 100%
- RIDUZIONE DELLA QUANTITA' DI CENERI AL 2% - RIUTILIZZABILI
- RISPARMIO SUI COSTI DI SMALTIMENTO DEGLI SCARTI FINO AL 100%
- RIDUZIONE DELLE EMISSIONI DI CO2 IN ATMOSFERA