Impianti di biogas

Nota: continuano gli incentivi a favore della produzione di energia elettrica per gli impianti di biogas, contattaci per avere informazioni dettagliate e studi di fattibilità in merito.

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È un impianto che produce energia elettrica e calore per riscaldamento a partire dal biogas che si ottiene sfruttando le deiezioni animali e/o biomasse (colture energetiche dedicate, scarti dell’agroindustria, ...).

Un impianto di biogas è formato quindi da due sistemi principali:

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• digestore anaerobico (fermentatore, impianto biologico per la produzione del biogas);

• cogeneratore (impianto elettro-termo-meccanico).

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Completano l’impianto:

• Le trincee e le vasche di stoccaggio delle biomasse solide e liquide di alimentazione dell’impianto;

• Le eventuali vasche di premiscelazione delle biomasse solide e liquide;

• Gli impianti ausiliari di agitazione e di riscaldamento dei fermentatori; 

• Le vasche di accumulo del materiale digestato in uscita dai fermentatori e gli eventuali impianti di trattamento;

• I sistemi di filtraggio del gas;

• La cabina elettrica per la trasformazione ed immissione in rete dell’energia elettrica;

• L’eventuale sistema di distribuzione del calore.

 

La digestione anaerobica del substrato è strategica in quanto dipende da vari fattori:

• Disponibilità e reperibilità della biomassa;

• Costo della biomassa;

• Corretto mix solido/liquido nei digestori;

• Resa energetica della matrice che a sua volta influisce su: potenza dell’impianto, dimensioni digestori, gestione delle riserve e dell’alimentazione.

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All'interno di un digestore ermetico la materia organica viene trasformata, da batteri già esistenti in natura, in biogas composto per almeno il 50% da biometano. Il biogas, opportunamente filtrato, viene poi utilizzato in un cogeneratore (motori endotermici con scambiatori di calore che recuperano il calore asportato dal motore e dai fumi) per la produzione di energia elettrica e termica.
La potenza in gioco è molto variabile, dai 50–80 kW per piccoli impianti aziendali alimentati da soli reflui e scarti, ai grandi impianti industriali di taglia maggiore di 1 MW alimentati prevalentemente con colture dedicate.
I digestori anaerobici consentono la produzione di metano in poche settimane (da 5 a 8) a partire da biomasse che nel corso della loro crescita hanno fissato la quantità di carbonio che la combustione del metano, da esse sviluppato, libera in atmosfera.
Tale ciclo “breve” della CO2 fa si che il bilancio annuo in atmosfera sia praticamente nullo e la percentuale di gas serra in atmosfera non aumenti nonostante la produzione energetica sviluppata; mentre diversamente, la combustione del metano fossile libera in atmosfera quantità di carbonio che erano imprigionate nel suolo da centinaia di milioni di anni, quando l’atmosfera terrestre non era ancora idonea alla vita.
 

Le biomasse utilizzate in un impianto di biogas possono essere distinte per:

Provenienza

• Biomasse di origine agricola (reflui zootecnici, colture dedicate come i cereali);

• Biomasse di altra origini (fanghi di depurazione, rifiuti organici solidi urbani, scarti dell’industria alimentare, scarti di macellazione, ecc.).

 

Consistenza

• Solide;

• Liquide.
   

Origine

• Da coltivazioni dedicate (più costose ma generalmente a resa energetica maggiore);

• Di scarto (più economiche, ma a più bassa resa energetica).
   

La scelta delle biomasse impiegate è quindi basilare per garantire la rimuneratività dell’investimento e precede la progettazione dell’impianto; inoltre, la ricetta di alimentazione dell’impianto deve essere autorizzata in fase di autorizzazione alla realizzazione ed all'esercizio dell'impianto.
 

Per lo stoccaggio delle biomasse destinate ad alimentare l’impianto è necessario prevedere:
-    Vasche di carico e miscelazione per le biomasse liquide;
-    Trincee per l’accumulo delle biomasse dedicate (ad esempio per un impianto da 1 MW è necessaria un’area di 7.000 ÷ 10.000 mq).

 

La resa energetica (mc di metano per ton di biomassa tal quale) dipende dal peso della sostanza secca (SS) e relativa percentuale organica (SSO) presente nella biomassa, e quindi dalla resa di quest’ultima. A titolo di esempio, in una tonnellata di insilato di mais la percentuale di SS è circa il 33% e di questa circa il 96% è SSO, quindi circa 330 Kg sono SS di cui circa 316,18 Kg SSO.

La resa di SSO di insilato di mais è circa 586 Nlitri/Kg di biogas, per cui avremo circa 185 Nmc di biogas per ton, e se consideriamo che il biogas prodotto presenta circa il 54% di metano, ne segue che avremo circa 100 mc di metano per ogni tonnellata di insilato di mais. 

A titolo di confronto si pensi che per il liquame suino abbiamo circa 11,2 mc di metano per tonnellata.
Questo spiega perché i grandi impianti biogas per la produzione e l’esportazione dell’energia elettrica (in genere oltre i 500 kW) facciano ricorso alle costose biomasse dedicate (70% contro 30% di reflui zootecnici), ciò permette di ottimizzare il dimensionamento dell’impianto, in quanto con vasche di dimensione ridotta si riesce ad alimentare un impianto più potente. L’incremento dei costi operativi (acquisto insilato) è compensato dalla maggior produzione di biogas e quindi di energia elettrica, e quindi dai maggiori introiti derivati dalle tariffe incentivanti.
Diverso è l’approccio dei piccoli impianti tra i 100 ÷ 200 kW che utilizzano anche l’80% di refluo zootecnico prodotto dall’azienda, adattando gli impianti di stoccaggio esistenti per realizzare un impianto ausiliario all’azienda che, benchè meno ottimizzato, fornisca energia elettrica e calore grazie all’utilizzo di un prodotto di scarto abbattendo i costi energetici dell’azienda stessa.

Di notevole interesse ricoprono oggi impianti di biogas grazie al sostegno incentivante fornito dal DM del 23 giugno 2016, secondo il quale viene incentivata a tariffa omnicomprensiva la produzione di energia elettrica per un periodo di 20 anni con un valore economico che dipende da diversi fattori, tra cui la potenza dell'impianto e la tipologia della biomassa utilizzata, inoltre lo stesso decreto prevede premi aggiuntivi sulla tariffa base qualora vengano rispettate determinate condizioni, come ad esempio l'utilizzo dell'energia termica in cogenerazione o in cogenerazione ad alto rendimento, ed ancora l'utilizzo della stessa in reti di tele riscaldamento.

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