Le attività di ricerca del DIMECA nel settore
della produzione di energia da biomasse
Daniele Cocco
Dipartimento di Ingegneria Meccanica Università degli Studi di Cagliari
cocco@dimeca.unica.it
Cagliari, 25 Novembre 2008
“Energia da Biomasse e Biocombustibili in Sardegna”
Il DI.ME.CA
I “numeri” del DIMECA
27 fra Docenti e Ricercatori;
9 fra Personale di Segreteria, Biblioteca e Officina;
circa 20 fra assegnisti, dottorandi e contrattisti.
I principali settori di attività
Automazione industriale e robotica;
Progettazione e verifica di componenti meccanici;
Meccanica sperimentale e prove sui materiali;
Fattibilità e manutenzione di impianti industriali;
Sperimentazione sulle turbomacchine e sui motori;
Sistemi energetici a ridotto impatto ambientale;
Misure meccaniche e termiche
Le attività sulle biomasse
Studi sulla sostenibilità energetica e ambientale delle filiere di produzione
dell’energia a partire da biomasse (studi LCA);
Analisi e ottimizzazione di sistemi di
conversione dell’energia convenzionali e innovativi alimentati con biomasse;
Studio e ottimizzazione di processi di pirolisi per il trattamento di rifiuti e biomasse;
Modellazione fluidodinamica di processi per la gassificazione del carbone e/o delle biomasse.
I motori ad olio vegetale
I motori diesel sono una tecnologia consolidata che consente di produrre energia elettrica a partire dall’olio vegetale con elevati rendimenti globali (45-47%), evitando
peraltro la fase di transesterificazione (in Italia al 2008 risultano installati oltre 700 MWe di motori Diesel, quasi tutti alimentati con olio di palma di importazione).
Bilancio termico del motore
46,9%
5,0% 5,0%
30,0%
7,0% 4,0%
2,1%
Potenza elettrica Raffreddamento olio Raffreddamento camicia Gas di scarico Raffreddamento aria A T Raffreddamento aria BT Perdite varie
(370 °C)
(65/75 °C) (80/85 °C)
(85/90 °C)
Gli impianti a vapore
G
GV
TV
CD DG
PE PA
Vapore Vapore
Acqua Biomasse
Aria
Gas di scarico
L'impianto integrato MCI/IV
G
G GV
TV
CD DG
PE PA
C T
MCI
S1 S2 S3 S4 S5
S6
S7 S8
Gas di scarico Aria
Olio Acqua
Gas di scarico
Vapore Vapore
Acqua Biomasse
Aria
Gas di scarico
Olio vegetale
L’incremento di potenza è di 3,25
MW, a cui corrisponde un
rendimento equivalente del motore del 55,9% e
un rendimento dell’impianto integrato del 33,4%.
Il bilancio della filiera
Coltivazione (1 ha)
Trasporto (50 km)
Estrazione olio vegetale
24,5 0,8 1,8
53,6
123,6
70,0
10,3
Paglie 26,2
(5,0 t)
Panello (1,3 t)
Olio (0,7 t)
(Dati in GJ/ha)
Pianta intera
Seme (2 t)
Impianto integrato
MCI-IV (h=33,4%)
Paglie Seme
Energia elettrica (8925 kWh)
32,13
Input energia primaria: 27,1 GJ/ha
Output energia primaria: 90,6
GJ/ha Risparmio netto
energia: 63,5 GJ/ha (70%)
Processi di gassificazione
water inlet water outlet
water outlet
vertical translation
rotate
water inlet coal feed
gas offtake coal feed
air + steam
ash
water jacket water inlet water outlet
water outlet
vertical translation
rotate
water inlet coal feed
gas offtake coal feed
air + steam
ash
water jacket
Sezione di gassificazione
Sezione di Condizionamento
Sezione di conversione Combustibile
Syngas Syngas
Ossidante Vapore
Ceneri TAR, Polveri,
NH3, etc
Energia elettrica
Fine
Daniele Cocco
Dipartimento di Ingegneria Meccanica Tel. 070 6755720
Fax 070 6755717
E-mail cocco@dimeca.unica.it
