IMPIANTO DI COGENERAZIONE DA BIOGAS
8.5 Aspirazione e trattamento del biogas
Il biogas prodotto e stoccato nei gasometri ricavati sulla sommità dei digestori, viene inviato all’unità di cogenerazione, attraverso una serie di dispositivi atti a ridurne le impurità, eliminare le tracce di solfuri e l'umidità.
La purificazione del biogas avviene su una linea articolata in filtrazione grossolana, filtrazione fine e sistema di lavaggio con deumidificazione a freddo e precipitazione parziale dell’idrogeno solforato. E’ previsto a valle del sistema di purificazione, prima che il biogas venga immesso nel cogeneratore, un sistema di pressurizzazione dello stesso con la doppia funzione di pompaggio e post riscaldamento successivo alla deumidificazione. In prossimità del cogeneratore è prevista l’installazione di un analizzatore che darà in continuo la composizione del biogas in modo tale che il software che regola la carburazione del motore riesca sempre ad ottimizzare i rendimenti elettrici del cogeneratore.
107 8.6 Cogeneratore a biogas
8.6.1 Motore endotermico
Il motore utilizzato nell’impianto di produzione di energia elettrica sarà un motore marca MWM mod. TCG 2016 V12 C o equivalente, a 4 tempi, con accensione per scintilla (ciclo Otto) a combustione interna sovralimentato per turbocompressore della potenza di 600 kW elettrici.
Il sistema di carburazione particolarmente evoluto risulta idoneo per alimentazioni con gas povero quale il biogas da digestore.
La potenza termica introdotta è pari a 1.413 kW, valore inferiore alla soglia di 3.000 kW oltre la quale, per i motori alimentati a biogas, le emissioni in atmosfera sono considerate significative (Dlgs 152/06 art. 269, comma 14 lettera d). Non è perciò necessaria nessuna autorizzazione alle emissioni in quanto si tratta di un impianto considerato scarsamente rilevante ai fini dell’inquinamento atmosferico.
8.6.2 Generatore
Il generatore utilizzato nell’impianto di produzione di energia elettrica sarà di tipo sincrono trifase ruotando a 1500 giri/min genera potenza ad una tensione di 400 V e ad una frequenza di 50 Hz. Il rotore ruota ovviamente trascinato dal motore. La ventilazione degli avvolgimenti risulta garantita da una ventola calettata sull’albero del rotore (autoventilato).
Una scheda elettronica a bordo del generatore regola automaticamente la tensione e l’eccitazione in funzione del cos
ϕ
desiderato. Delle apposite sonde di temperatura poste negli avvolgimenti dello statore, inviano al quadro di controllo un segnale di allarme nel caso vengano superate le temperature limite di esercizio.8.6.3 Sistema idraulico recupero termico / dissipazione acqua motore
Per poter funzionare in modo continuo, l’impianto di cogenerazione ha bisogno di un sistema idraulico per il raffreddamento del circuito primario e dell’olio motore.
Il tutto deve essere opportunamente dimensionato per gestire il normale funzionamento, ma deve anche essere prevista la modalità con cui affrontare una potenziale situazione di emergenza, con l’entrata in funzione di un ulteriore circolatore.
Il kit termico, che sarà appoggiato e fissato sul basamento di acciaio del motore, è costituito da un sistema di circolatori, scambiatori a piastre, valvole di intercetto, valvole di taratura, termometri, termostati, manometri e valvole termostatiche è stato progettato da Berica Impianti.
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Tabella 8.6.2.1 - Specifiche tecniche del motore - generatore.
8.6.4 Rampa Biogas Motore
Premesso che il motore da installare funzionerà con pressione d’ingresso al collettore di aspirazione pari a 0 mbar, sarà prevista nelle immediate vicinanze del motore una rampa del gas48 atta a ridurre la pressione dai 100 mbar di arrivo alla pressione di esercizio e a garantire la massima sicurezza di gestione. Tale rampa è stata dimensionata per una portata massima pari a 500 Nm3/h di biogas ed è costituita da una sequenza di valvole di intercettazione, elettrovalvole di sicurezza, filtri e sistemi elettronici di iniezione del biogas.
48 La rampa del gas è un elemento costituente un sistema di combustione di gas atto a convogliare il combustibile dalla rete o dal serbatoio fino al bruciatore. Si può semplificare come un tratto di tubazione sul quale vengono montati una serie di apparecchiature e strumenti.
Non esiste un unico modello di rampa del gas, ma ciascun generatore di calore, sia esso una caldaia o un forno, necessita di una specifica rampa. Esse deve tenere conto di vari aspetti, come il gas di utilizzo, il tipo di applicazione e la potenza; per quanto riguarda invece la pressione di alimentazione, nelle applicazioni industriali spesso la pressione del gas in ingresso è elevata e, dal momento che le apparecchiature (in particolare i bruciatori) lavorano a valori notevolmente più bassi, occorre realizzare una riduzione di pressione; per questo motivo la rampa del gas può anche prendere il nome di stazione di decompressione o stazione di riduzione.
109 Ci sono poi altri componenti come:
• il misuratore di portata biogas • il sistema sorveglianza fughe gas • la marmitta silenziatrice
• la scatola portacatalizzatore
• il sistema ventilazione del vano motore • il sistema di telecontrollo dell’impianto
8.6.5 Bilancio energetico
L’energia elettrica prodotta sarà immessa totalmente nelle rete di distribuzione nazionale a meno degli autoconsumi della centrale. Questi ammontano ad un 7% circa della totale produzione e sono necessari a mantenere in funzione il processo di formazione del biogas, del suo trattamento e del funzionamento del motore a combustione interna.
Relativamente all’energia termica, questa sarà impiegata principalmente per migliorare il processo di digestione riscaldando i digestori anaerobici. Mantenendo condizioni biologiche costanti, il processo risulta più veloce e permette la conversione in biogas di una maggiore quantità di sostanza fermentabile.
In cascata, l’energia termica disponibile sarà utilizzata per il riscaldamento degli uffici dell’azienda della Società 1, dell’allevamento di suini adiacente, dell’abitazione proprietà di una delle aziende agricole costituenti la società.
L’energia termica ancora disponibile dopo i citati impieghi sarà dissipata in atmosfera.
E’ chiaro che, avendo potenzialmente a disposizione energia termica a costo nullo, è relativamente semplice l’avvio di ulteriori attività da parte della Società 1 per valorizzare tale flusso termico. Le attività possibili manterranno la connessione all’azienda agricola e potranno essere a titolo esemplificativo:
- raffrescamento degli allevamenti durante il periodo estivo. Attraverso un frigorifero ad assorbimento è possibile generare acqua refrigerata utilizzando come fonte energetica acqua calda ad almeno 85°C;
- riscaldamento di serre;
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