Nuovi combustibil

Nell’accezione comune, per nuovi combustibili si intendono biomasse quali: scarti della produzione agricola e zootecniche, colture specifiche, rifiuti urbani biodegradabili, biogas e bioliquidi. In altre parole nella categoria biomasse rientra ogni sostanza organica che derivi direttamente o indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana.

Nell’ambito energetico, la Direttiva Europea 2009/28/CE ha definito biomassa la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall'agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l'acquacoltura, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani. Questa direttiva è stata recepita anche dalla normativa italiana con il decreto legislativo 28/2011 del 3 marzo 2011, il quale definisce i bioliquidi come combustibili liquidi per scopi energetici diversi dal trasporto, compresi l’elettricità, il riscaldamento ed il raffreddamento, prodotti dalla biomassa.

In questa definizione rientra un’ampia varietà di materiali sia vergini sia residui di lavorazione silvo-agricola, zootecnica e industriale (alimentare). Questi materiali, che si presentano in diversi stati fisici, hanno un’ampia gamma di potere calorifico che comunque risulta, nella maggior parte dei casi, modesto rispetto ai combustibili tradizionali (petrolio, gas naturale, carbone). In genere le biomasse hanno un elevato tasso di umidità (30 ÷ 50 % in peso), che riduce il potere calorifico, rendendo necessari dei processi di conversione termochimica (carbonizzazione, gassificazione, pirolisi84_{), o pretrattamenti come essiccazione} e densificazione per migliorarne le qualità energetiche [3, 21].

La combustione diretta della biomassa, senza pretrattamenti può avvenire in sospensione, su griglia fissa o mobile, su letto fluido. Carbonizzazione, pirolisi e gassificazione sono processi che permettono di ottenere combustibili intermedi solidi, liquidi o gassosi, più puri rispetto alla biomassa di partenza, facilitando l’esercizio dell’impianto e il rispetto delle normative ambientali. Particolarmente interessante appare la gassificazione in quanto il syngas85 _{ottenuto ha il vantaggio di essere versatile, di garantire elevati rendimenti} di combustione, di produrre emissioni più contenute.

Generalmente gli impianti termoelettrici a biomasse si differenziano da quelli alimentati con combustibili tradizionali solo da una fase preliminare di arricchimento della biomassa, fase prevista anche per i carboni poveri come quelli del Sulcis.

Oramai è invalso l’uso di chiamare tradizionale o convenzionale la produzione termoelettrica ottenuta da combustibili che non rientrano nella definizione, data poco sopra, di biomassa. Dicendo brevemente termoelettrica, si intende la produzione elettrica da centrale termica a prescindere dal tipo di combustibile impiegato.

Le tipologie di centrali termiche più diffuse sono:

• impianti con: forno di combustione della biomassa solida, caldaia per la produzione del vapore, turbina a vapore e, ad essa accoppiato, un generatore elettrico;

• impianti con: forno di combustione di syngas da biomasse, caldaia per la produzione del vapore, turbina a vapore e, ad essa accoppiato, un generatore elettrico;

• impianti termoelettrici ibridi, che utilizzano la co-combustione di biomasse e combustibili convenzionali nella stessa fornace;

• impianti, alimentati da biomasse liquide (oli vegetali, biodiesel), costituiti da motori accoppiati a gruppi elettrogeni.

In figura 19 è riportato lo schema a blocchi funzionali di un impianto termoelettrico alimentato a biomasse; mentre la figura 20 descrive lo schema a blocchi funzionali di un impianto termoelettrico alimentato a biogas.

Si indica con il termine biogas, il gas costituito da metano (almeno il 50 %) e da anidride carbonica, prodotto dalla fermentazione anaerobica di materiale organico di origine vegetale e animale. Nel decreto legislativo 28/2011, a seconda dell’origine e della modalità di fermentazione, si parla di:

- biogas,

- gas di discarica,

- gas residuati dai processi di depurazione.

Figura 19 – Schema a blocchi funzionali di un impianto a biomassa che invia l’energia prodotta alla rete di distribuzione. [21]

Il fatto che la normativa abbia voluto distinguere tre tipologie di biogas, come sopra riportato, indica che si vuole evidenziare la molteplicità delle matrici organiche da cui il biogas può essere prodotto: rifiuti conferiti in discarica ovvero frazione organica dei rifiuti urbani, fanghi di depurazione, deiezioni animali, scarti di macellazione, scarti organici agro- industriali, residui colturali, colture energetiche, al fine di evidenziare le diverse proprietà energetiche dei diversi tipi di gas.

Figura 20 – Schema a blocchi funzionali di un impianto alimentato a biogas che invia l’energia prodotta alla rete di distribuzione. [21]

Il biogas, dato l’elevato contenuto in metano, ha un ottimo potere calorifico per cui si presta a una valorizzazione energetica per combustione diretta, attuata in caldaia per sola produzione di calore, o in motori accoppiati a generatori per la produzione di elettricità o per la cogenerazione di elettricità e calore. Gli impianti termoelettrici a biogas effettuano quindi la conversione dell’energia termica, contenuta nel biogas, in energia meccanica e successivamente in energia elettrica. Nel caso, molto comune, di impianti alimentati da biogas prodotto nelle discariche controllate di rifiuti urbani, le parti principali dell’impianto sono (figura 20): • sezione di estrazione del biogas da discarica (pozzi di captazione, linee di trasporto,

collettori di raggruppamento);

• sezione di aspirazione e condizionamento del biogas da discarica (collettore generale, separatori di condensa, filtri, aspiratori);

• sezione di produzione dell’energia elettrica (gruppi elettrogeni) e torcia (dispositivo di sicurezza per bruciare il biogas non combusto nella sezione di produzione energetica).

Nel caso dei biogas non derivanti da discarica, lo schema impiantistico prevede, al posto della sezione di estrazione, una sezione di produzione (digestore) e raccolta (gasometro) del biogas, poi inviato ai gruppi elettrogeni.

In Italia, nel 2013 [19], i 2 409 impianti a nuovi combustibili hanno sviluppato una potenza di 4 033,4 MW, per una energia totale di 17 090,1 GW h.

In Sardegna, nel 2013 [19], i 30 impianti a nuovi combustibili hanno sviluppato una potenza di 88,7 MW, che rappresenta il 2,2 % della potenza nazionale, per una energia totale di 769,3 GW h. In tabella 13 è riportata la suddivisione della produzione energetica fra i vari tipi di nuovi combustibili per gli anni 2012 e 2013.

In Sardegna, la maggior parte degli impianti termoelettrici alimentati con nuovi combustibili è dislocata nelle province di Carbonia-Iglesias, Nuoro e Cagliari; solo in Ogliastra non sono ancora presenti impianti di questo tipo.

La produzione elettrica della Sardegna, sempre nel 2013, nel segmento degli impianti termici alimentati ad Altre biomasse (433,3 GW h) ha rappresentato l’11,8 % della produzione nazionale (3 664 GW h). Il contributo maggiore a questa produzione regionale è dovuto in larghissima parte alla provincia di Carbonia-Iglesias (circa 333 GW h). In questa provincia è presente una centrale termoelettrica (Grazia Deledda) alimentata sia a carbone e olio combustibile sia a biomasse; dal 2006, in una sezione dell’impianto, è iniziato l’utilizzo di biomasse vegetali anche di provenienza estera [14].

La produzione di energia elettrica da rifiuti urbani, nel 2013, è stata molto bassa (32,0 GW h) quasi totalmente prodotta da impianti della provincia di Cagliari. Gli impianti termoelettrici alimentati a bioliquidi sono concentrati nella provincia di Nuoro dove vengono generati circa 233 GW h ovvero il 6,2 % della produzione nazionale.

Poiché queste nuovi combustibili sono essenzialmente fonti energetiche di derivazione agricola e forestale, per approfondimenti su questo tema si rimanda al Capitolo Secondo Parte Seconda.

Tabella 13 – Energia elettrica prodotta in Sardegna da impianti a nuovi combustibili [19].

Nuovi combustibili 2012 [GW h] 2013 [GW h]

biomasse (rifiuti urbani e altre biomasse) 487,5 465,6

biogas 18,9 67,8

Centrale termoelettrica Grazia Deledda-Sulcis. A partire dal 2006 questa centrale ha iniziato a utilizzare biomasse vegetali in co-combustione. Ciò consente, in un bilancio complessivo, una sensibile riduzione delle emissioni di CO2. Nella foto, in primo piano, il deposito delle biomasse. [14]

Nell’ambito del progetto Chimica Verde (2011) era prevista, a Porto Torres, sia la realizzazione di una centrale cogenerativa a biomasse solide, da parte di ENIpower, sia il rinnovamento tecnologico della centrale termoelettrica alimentata a olio combustibile o altri combustibili derivati dal petrolio, da parte di Versalis, ex Polimeri Europa, società del gruppo ENI. Attualmente il progetto per la realizzazione della centrale a biomasse sembra essere stato accantonato, nonostante che, nel gennaio 2014, la Regione Sardegna abbia dato parere favorevole in relazione alla valutazione di impatto ambientale.