1 utilizzo integrato di biogas e di altre fonti di energia termica ottenute da impianto di...
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“Utilizzo integrato di biogas
e di altre fonti di energia termica ottenute da impianto di
depurazione acque reflue civili”
Claudio Artioli – Responsabile Energy Management – HERA S.p.A.
ROMA, 19 - 20 aprile 2011
22 La crescita di una MultiutilityLa crescita di una Multiutility
IntroduzioneIntroduzione
BIOGASGEOTERMIA
MINI IDRO
WTE
33
La produzione Energetica di Hera
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I numeri di Hera
2005 2010Delta
2010/2005
(MWh) (MWh) % %
Cogenerazione Alto Rendimento (metano)
98.126 419.000 46,1 327
Turboespansione gas 16.117 6.100 0,7 -62
Combustione in depuratori (metano)
0 0 0,0
Combustione in depuratori (biogas)
2.253 4.400 0,5 95
Idroelettrico 1.386 400 0,0 -71
Fotovoltaico 50 1.700 0,2 3.300
Combustione in discariche (biogas) + digestori
8.685 29.600 3,3 241
Termovalorizzazione 238.977 447.000 49,2 87
Produzione Totale (MWh) 365.544 908.200 148
Produzione Elettrica Tutta la
produzione è ottenuta da FR o da assimilati
Dal 2005 al 2010 forte incremento della produzione
Nonostante il forte incremento del FV questo incide poco sul totale
Il 50 % della prod. è ottenuta dalla biomassa/rifiuto
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I numeri di Hera
Totale energia termica prodotta (MWh)
2008 2009 2010
2010 %
Termovalorizzatori (quota rinnovabile al 51%)
28.226 35.927 45.265 7,35
Geotermia 66.544 74.369 66.203 10,75
Totale fonti rinnovabili
94.770 110.296 111.468 18,11
Cogenerazione AR 85.693 116.793 175.717 28,54
Cogenerazione AR in service
20.168 25.006 33.484 5,44
Totale fonti assimilate
105.861 141.799 209.201 33,98
Centrali termiche 278.576 283.340 251.420 40,84
Termovalorizzatori (quota non rinnovabile al 49%)
27.120 34.519 43.490 7,06
Totale fonti tradizionali
305.696 317.859 294.910 47,91
TOTALE
506.327 569.954 615.579 100,00
Produzione Termica
Oltre il 50 % dell’En. Termica è data FR termiche + recuperi calore da cogen. AR
Il Trend è in aumento (grazie soprattutto alla Cogen. AR)
Significativo è l’apporto dei WTE (ma andrebbe incrementato)
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Evoluzione di un depuratore acque reflue
Esempio di utilizzo del biogas in un depuratore acque reflue
(schema tipico)
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comprensorio provinciale, del ciclo idrico integrato
N° 3 impianti con motore da 800 kWe
(1 per ogni depuratore)
Impianto Depurazione Acque Reflue Urbane (Romagna)
IMPIANTO DI DEPURAZIONE CENTRALE Pot. 250.000 AE
ALCUNI DATI
1. 1.800 Nm3/giorno Biogas ~ 65% CH4 (media)
2. 1 Nm3 di biogas in cogenerazione produce: * 2,5 kWh di energia elettrica * 3,0 kWh di energia termica
3. Più di metà dell’energia del biogas serve al ciclo di processo
4. Nel periodo estivo parte dell’energia del biogas è inutilizzabile
1. N motore= 852 kW (138 Nmc/h biogas)
2. Nel= 330 kWe
3. Nter= 400 kWt
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Sed.primariaSed.primaria FiltrazioneFiltrazione
Ricircolo fanghiRicircolo fanghi
Digestione anaerobicaDigestione anaerobica EqualizzazioneEqualizzazione
SCHEMA A BLOCCHI PROCESSO DEPURATIVO
OssidazioneOssidazione
Ingresso fognaturaIngresso
fognatura
SollevamentoSollevamento
FlottazioneFlottazionePost ispessitore
Post ispessitore
Grigliatura dissabbiaturaGrigliatura
dissabbiatura
Nastropressa filtropressa
Nastropressa filtropressa
DenitroDenitro
Uscita acqua depurata
Smaltimento fanghi
Sed. secondariaSed. secondaria
LINEA LINEA FANGHIFANGHI
LINEA ACQUELINEA ACQUE
Trattamento bottini
CogenerazioneCogenerazioneGasometroGasometro
Disinfezione in caso di emergenza
INTERVENTO
1010
Vasca di accumulo Preispessitore
GasometroDigestoreBiogas
SMALTIMENTO
PostispessitoreDisidratazione
2 %
3,5 %
5 %
20 %
3,5 %
Schema di flusso Linea fanghi
Torcia
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Digestore Anaerobico
Cosa succede nel digestore (a 35-37°C)
+
Batteri metanigeni
Fango (carboidrati, grassi, proteine)
Biogas (CH4+CO2)
Produzione di biogas = 20-30 litri per AE\d
Gassificazione di circa 1\3 dei solidi totali
Il Digestore deve essere riscaldato
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UTILIZZO DEL BIOGAS NEL DEPURATORE
Le principali componenti di un impianto di cogenerazione a biogas da reflui di depurazione:
Digestori fanghiDigestori fanghi GasometroGasometro Torcia biogasTorcia biogas
Gruppo di cogenerazione
Energia elettrica
Calore
L’impianto deve essere sufficientemente “grande” per potere utilizzare convenientemente il biogas
1313
Evoluzione nell’ utilizzo del biogas in un depuratore acque reflue:
IL SISTEMA INTEGRATOdi Bologna
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Stato attuale dell’Impianto di depurazione
N° 2 Motori da:
1. Nel= 1021 kWe
2. Nter= 1185 kWt
IMPIANTO DI DEPURAZIONE CENTRALE Pot. 700.000 AE
Potenzialità ENERGETICA dell’impianto (8.000 h/anno)
1. E el = 16.000 MWh el
2. E t = 17.000 MWh
Utilizzi nell’impianto
1. E el = 21.000 MWh el
2. E t = 9.000 MWh
L’impianto, per la sua dimensione, è caratterizzato dalla possibilità di disporre di energia da FRT in ESUBERO rispetto alle sue necessità
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ENERGIA Potenzialmente recuperabile
INCENERIMENTO
FANGHI
Pt = 2.900 kWt
Et = 23.200 MWht
Energie Termiche disponibili
1. Dai Motori biogas
2. Dall’incenerimento
8.000 MWht/anno
8.000 MWht/anno
23.000 MWht/anno
23.000 MWht/anno
Schema di flusso Linea fanghi con smaltimento tramite incenerimento
Disidratazione
Con l’inserimento di un generatore
di calore a recupero
Con l’inserimento di un generatore
di calore a recupero
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IL PROGETTO: un sistema integrato delle fonti per uso civile
Il progetto consiste nell’utilizzo del calore in ambito CIVILE per Riscaldamento Ambienti e produzione ACS
1. E’ prevista la posa di una RETE TLR (circa 7 km di doppio tubo)2. L’ampliamento della centrale di produzione calore presso il depuratore
prevede: Installazione di recuperatore calore dai fumi inceneritore fanghi Installazione di un cogeneratore a GN Utilizzo delle caldaie a gas naturale, eventualmente alimentabili con
biogas, in caso di soccorso e per la coperture delle punte3. Utilizzo delle centrali esistenti dei comparti residenziali per la copertura delle
punte invernali
Calore a servizio di due comparti residenziali per complessivi 750.000 mc riscaldati circa,
ed un consumo di
24.000 MWh/anno
Calore a servizio di due comparti residenziali per complessivi 750.000 mc riscaldati circa,
ed un consumo di
24.000 MWh/anno
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IL PROGETTO: la rete TLR
Depuratore
Rete TLR
Comparto 4M
Quartiere Residenziale
1
2
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Il costo delle reti TLR
Utilizzare le FERT disponibili non sempre è conveniente, soprattutto per impianti piccoli
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Valutazioni economiche sulla diffusione delle FER Termiche
Sono numerose e diffuse nel territorio le possibilità di utilizzo di FER termiche e di recuperi di calore di risulta
Devono coesistere condizioni favorevoli in aree territoriali limitate
E’ necessaria la posa di reti di TLR che consentano di portare il calore laddove c’è un adeguato utilizzo
Il costo delle reti è, in proporzione, inversamente proporzionale alla quantità di calore trasportato pertanto economicamente è molto difficile poter convenientemente sfruttare tutte le potenzialità energetiche delle FER
La facilità di sviluppo di tali progetti è correlata anche alla disponibilità di adeguate incentivazioni
2020
Incentivi per le FER Termiche
1. Attualmente le FER Termiche sono incentivate dal sistema dei CERTIFICATI BIANCHI in termini di combustibile fossile sostituito
2. Specifiche incentivazione per le biomasse e la geotermia sono riconosciute al cliente finale e non incentivano le aziende di gestione che effettuano gli investimenti
3. I C.B. danno un contributo tariffario ben più ridotto rispetto FER elettriche e pertanto sono meno incentivanti a fronte di costi notevoli per la realizzazione delle reti
4. Il sistema CB è in sofferenza, ha mancato il suo obiettivo principale (quello di costituire un reale incentivo allo sviluppo di nuove iniziative) ed è regolamentato solo fino al 2012
5. Il DLgs “Rinnovabili” apparentemente sembrerebbe voler favorire lo sviluppo dell’efficienza energetica e dell’uso delle FER Termiche ma:
Troppi rimandi a “Decreti attuativi” rendono inapplicabili in tempi brevi le innovazioni previste
Introduce una non ben definita proliferazione dei soggetti incaricati a “gestire” il sistema CB
La scarsità attuale dei CB potrebbe portare all’implosione del sistema prima della sua revisione
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Grazie per l’attenzione
Claudio Artioli - Gruppo HERA e-mail: [email protected]
Resp. U.O. Energy Management – Direz. Centrale Business Development e P.S.
Direzione Generale Sviluppo e Mercati