FASE 2_PRODUZIONE COGENERATIVA DI ENERGIA

Tale fase sta ad indicare il vero e proprio processo produttivo dell’impianto e cioè la produzione di elettricità per le utenze elettriche (eventualmente vendita) e di calore per le utenze termiche (riscaldamento stalle, vasche fermentative e abitazione dell’azienda agricola). Nel realizzare tale fase si è considerata una unica fase al cui interno vi sono i sottoprocessi : VASCHE FERMENTAZIONE + GASOMETRO + COGENERATORE E MOTORE

La presente fase ha in testa la fase di carico delle materie prime insilati e sottoprodotti tramite coclea nella prima vasca e il pompaggio dei liquami dalle stalle nella prima vasca; in coda la fase ha la vasca del digestato in cui si riversa la materia prima dopo il trattamento di fermentazione.

350 kW erogati totali dall’impianto 8.700 ore di funzionamento all’anno

La produzione annua di energia risulta così suddivisa :

2.500.000 kWh di energia elettrica + 3.500.000 kWh di energia termica = 6.000.000 kWh di energia totali

La perdita è del 12% di energia totale prodotta dall’impianto; di conseguenza la produzione di energia utile corrisponderà a un totale di 88%

Ricaviamo la produzione totale di energia annua : 6.000.000 + 12% X = X

X (1 – 12%) = 6.000.000

X = 6.000.000 / (1 – 0,12) = 6.000.000 / 0,88 = 6.818.000 kWh di energia totale all’anno prodotta

2.500.000 kWh corrispondono al 36,7% dell’energia totale utile prodotta dall’impianto 3.500.000 kWh corrispondono al 51,3% dell’energia totale utile prodotta dall’impianto In totale quindi l’energia utile prodotta risulta : 36,7 + 51,3 = 88%

818.000 kWh di energia persa all’anno

Per ogni kWh : 36,7% è la quota parte elettrica, 51,3% è la quota parte termica e il 12% sono le perdite

Come si può vedere dalla figura in tale fase vi sono diversi elementi che assorbono energia :

 Le pompe di collegamento tra una vasca e l’altra (pompa 1, pompa 2, pompa 3) per permettere al prodotto della fermentazione di passare da una vasca all’altra

 La pompa che invia il biogas ottenuto dalla terza vasca (il gasometro) alla sala macchine dove verrà utilizzato dai cogeneratori per produrre energia elettrica e dal raffreddamento del motore e dai gas di scarico si produrrà energia termica

 I tre mixer presenti nelle tre vasche per mantenere costantemente mescolato il prodotto della fermentazione ed evitare in questo modo la formazione di croste in superficie dannose per il funzionamento dell’impianto

Tutti questi elementi comportano un assorbimento più o meno elevato di energia, necessaria per il buon funzionamento dell’impianto e per la produzione dell’energia preventivata; i diversi assorbimenti di questi elementi sono considerati come gli input della presente fase per produrre

CARICAMENTO IN TRAMOGGIA POMPAGGIO LIQUAMI VASCA DIGESTATO VASCA 1 VASCA 2 GASOMETRO SALA MACCHINE pompa 1 pompa 2 pompa 3 pompa biogas mixer mixer mixer

il kWh equivalente di energia. Inoltre vi è anche il consumo energetico di corrente del motore e cogeneratore per il loro funzionamento e poter così produrre l’energia.

Tali elementi sono tutti controllati dal PLC, sistema di controllo che governa tutto l’impianto. Per considerare gli assorbimenti energetici causati dai motori, dalle tre pompe, dai tre mixer e dalla pompa del biogas nel database è stata considerata la voce “Electricity Italy B250” dalla categoria Energy – Electricity Country Mix – Medium Voltage.

Assorbimento delle 3 pompe

La pompa utilizzata per pompare il prodotto della fermentazione nelle varie vasche dell’impianto è una DODA da 18 kW che funziona 1,5 ore al giorno

Le ore di funzionamento annuali di ogni pompa sono :

1,5 * 365 gg /anno = 547,5 ore di funzionamento all’anno di ognuna delle tre pompe

Considerando tre pompe avremo :

547,5 * 3 = 1.642 ore all’anno di funzionamento totale delle pompe dell’impianto

1.642 * 18 kW (potenza pompa) = 29.556 kWh elettrici totali consumati dalle pompe dell’impianto

29.556 kWh elettrici consumati / 6.818.000 kWh totali prodotti dall’impianto = 0,00433 kWh assorbiti dalle tre pompe dell’impianto per ottenere in output 1 kWh equivalente di energia

Assorbimento dei 3 mixer nelle vasche 1 e 2 e nel gasometro

I mixer utilizzati hanno diverse potenze, in particolare ve ne sono due da 18 kW e uno da 15 kW e funzionano per 6 minuti ogni 20 minuti.

Funzionamento in continuo.

Funzionando 6 minuti ogni 20 si può dire che i mixer funzionano tre volte in un’ora, per cui : 3 volte ogni ora * 6 minuti = 18 minuti di funzionamento ogni ora

18 * 24 ore al giorno * 365 giorni all’anno = 157.680 minuti all’anno di funzionamento per ogni mixer.

Suddividiamo il funzionamento totale dei mixer nelle due tipologie di mixer :

 2 Mixer da 18 kW

2.628 ore all’anno * 2 = 5.256 ore all’anno funzionamento di due mixer 5.256 * 18 kW = 94.608 kWh all’anno di funzionamento dei due mixer

 1 Mixer da 15 kW

2.628 ore all’anno * 15 kW = 39.420 kWh all’anno di funzionamento del mixer

In totale quindi avremo :

94.608 + 39.420 = 13.028 kWh di funzionamento all’anno dei tre mixer.

13.028 / 6.818.000 kWh annuali prodotti dall’impianto = 0,0196 kWh consumati dai 3 mixer per ottenere in output 1 kWh di energia

Assorbimento motore

Si hanno due motori : un motore Deutz da 240 kW e un motore Man da 110 kW.

L’assorbimento del motore è stimato nel 2% delle’energia elettrica totale prodotta all’anno

2% di 2.500.000 kWh all’anno = 50.000 kWh all’anno assorbiti dai due motori

50.000 / 6.818.000 kWh all’anno prodotti di energia = 0,00733 kWh assorbiti dal motore per produrre 1 kWh di energia

Assorbimento della pompa del biogas

Per pompare il biogas dal gasometro alla sala macchine si utilizza una soffiante da 2,5 kW con un assorbimento di 2,4 kWh al giorno.

2,4 kWh al giorno * 365 gg / anno = 876 kWh all’anno assorbiti dalla pompa del biogas

876 / 6.818.000 kWh prodotti all’anno dall’impianto = 0,000128 kWh assorbiti dalla pompa del biogas per ottenere in output 1 kWh di energia

Nell’assemblaggio inserirò per la fase Produzione cogenerativa di energia il valore di 6.000.000 kWh derivante da :

2.500.000 kWh elettrici + 3.500.000 kWh termici