Impianto San Rossore (Pisa 2016-2017) – 200kW


Un impianto all’avanguardia per un territorio unico

Tenuta San Rossore

La tenuta di San Rossore fa parte del parco naturale di Migliarino, San Rossore, Massaciuccoli, che si estende per 23.115 ettari fra la provincia di Pisa e quella di Lucca (comuni di Pisa, San Giuliano Terme, Vecchiano, Viareggio e Massarosa).

Il parco è diviso nelle tenute di San Rossore, Tombolo e Coltano e nella macchia di Massaciuccoli.

Comprende il litorale dalla foce dell’Arno ai margini di Viareggio, zone boschive (principalmente pinete) e paludose (il lago di Massaciuccoli e numerosi fiumi e canali), oltre a vaste aree agricole.

È un’area straordinaria e per questo soggetta ad una normativa assai stringente:

  • la Tenuta di San Rossore è interamente compresa in una Riserva della Biosfera, così come classificata dall’Unesco;
  • nella Tenuta di San Rossore vige il vincolo paesaggistico ai sensi della L.1497/39, oggi decreto legislativo 42/2004, “Codice dei beni culturali e del paesaggio” parte III;
  • sulla Tenuta di San Rossore è stato apposto il vincolo monumentale ai sensi della L.1089/39, oggi D.lgs. 42/2004 parte II;
  • la Tenuta di San Rossore rientra nel vincolo ambientale connesso al Parco, ex L.394/91 (Legge Quadro sulle Aree protette) e L.R. 24/94 del Parco Regionale Migliarino San Rossore Massaciuccoli;
  • la Tenuta di San Rossore è Sito di importanza comunitaria (SIC) ed è designata come Zona a protezione speciale (ZPS) in attuazione delle Direttive europee n. 79/409/CEE e 92/43/CEE, individuato quale SIR 62 ZPS Selva Pisana”,
    rientrante nella Rete Natura 2000;
  • la Tenuta di San Rossore è inserita, su proposta della Regione Toscana, nelle Zone Umide – Convenzione RAMSAR in corso di definizione da parte del Ministro dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare, ai sensi del D.P.R 13/3/1976, n. 448.

In questo contesto abbiamo realizzato un impianto di cogenerazione a tecnologia avanzata ed impatto estremamente ridotto.

Una prova tangibile di tecnologia pulita ed ecosostenibile.

Iter autorizzativo

L’iter autorizzativo per la realizzazione di un Impianto di Cogenerazione risulta complesso e prevede il coinvolgimento di una serie di soggetti diversi, chiamati a rilasciare e/o certificare un determinato atto abilitativo, al fine cioè dell’installazione e della messa in esercizio dell’impianto, nonché dell’ottenimento dell’incentivo previsto.
Comune di Volterra Provincia di Pisa Regione Toscana Logo Enel Vigili del Fuoco Agenzia Dogane GSE - Gestore Servizi Energetici
Impianto di San Rossore - Vista aerea

L’impianto di San Rossore si trova in via del Tiro a Segno (Pisa).

Nel caso dell’impianto di San Rossore, oltre al comando provinciale dei Vigili del Fuoco ed al Comune in cui si è proceduto con l’installazione, sono stati coinvolti, per la presenza di vincoli paesaggistici, la Provincia, la Regione e l’Ente Parco.

In questa prima fase sono state redatte relazione tecniche preliminari, documentazioni fotografiche ed elaborati grafici dettagliati relativi all’impianto ed al sito di installazione.

Il progetto si è poi sviluppato in sinergia con ENEL, che ha effettuato un sopralluogo e rilasciato le specifiche tecniche per la connessione dell’impianto alla rete elettrica nazionale.

Conclusa la vera e propria realizzazione (comprensiva delle opere civili strutturali e funzionali), si è perfezionato l’allaccio alla rete elettrica nazionale sia tecnicamente che sotto il profilo autorizzativo (dichiarazioni di conformità, denunce all’agenzia delle Dogane, documentazione per la richiesta di incentivazione).

L’impianto

Dettaglio del sistema di carico
Impianto di gassificazione di San Rossore – Dettaglio del sistema di carico”

L’impianto è suddiviso in due sezioni, una per la cogenerazione vera e propria e l’altra di supporto per la preparazione del letame.

La sezione di cogenerazione è composta dai seguenti componenti:

  • caldaia reattore gassificatore;
  • filtri per la pulizia del gas, le polveri e la raffinazione;
  • abbattitore di TAR ed essiccatore di gas;
  • raccoglitore di Bio Char;
  • generatore, CHP (scambiatore di calore) e 2 dissipatori di calore;
  • due filtri finali per un’ulteriore raffinazione del gas;
  • un filtro elettrostatico

La sezione di supporto per la preparazione del letame è composta invece da:

  • essiccatore, tifone, depolveratore ed elevatore;
  • vaglio;
  • grinder, tifone, depolveratore ed elevatore;
  • pellettatore semovente elettrico con elevatore.

Nello specifico impianto le due sezione sono dislocate in siti differenti.

 

Modulo di gassificazione

Il modulo di gassificazione è parte di un sistema complesso che costituisce un impianto di gassificazione, caratterizzato da sezioni differenti.

L’impianto di gassificazione si compone del gassificatore, di un essiccatoio, di un sistema di carico, di un gruppo elettrogeno, dei relativi cablaggi e del sistema di controllo e gestione dell’impianto.

Il modulo di gassificazione è costituito da due sezioni principali: il reattore di gassificazione ed il sistema di filtrazione del syngas.

All’interno del reattore di gassificazione si determinano, in successione e in un gradiente termico assai elevato, le reazioni di pirolisi, di ossidazione / combustione e di riduzione (o di gassificazione vera e propria) che portano alla formazione del syngas.

Reattore di gassificazione
Schema del reattore di gassificazione, di tipo a letto mobile, down draft – open core (biomassa ed aria comburente introdotte dall’alto)
Impianto di San Rossore - Sistema di carico

Impianto di San Rossore – Sistema di carico

Il sistema di filtrazione permette di depolverare, raffreddare e purificare il syngas in modo estremamente efficiente al fine di renderlo idoneo all’utilizzo all’interno di un motore endotermico a ciclo diesel modificato.

Ciò è possibile grazie alla filtrazione elettrostatica in grado di garantire la completa eliminazione degli inquinanti.

Il processo di gassificazione comporta la produzione di carbonella vegetale pari al 5-10% in peso della biomassa secca in ingresso, questo avviene in funzione della tipologia e della pezzatura della biomassa stessa e della quantità di inerte.

Essiccatore, tifone e tramoggia di carico

La biomassa destinata all’alimentazione del gassificatore, se contenente umidità in eccesso, necessita di essere sottoposta a processo di essiccazione al fine di ottimizzare il processo di combustione.

Il condizionamento viene effettuato all’interno di una tramoggia di carico, ovvero di un serbatoio dedicato al carico del gassificatore, di forma cilindrica, al fine di minimizzare gli spazi occupati, utilizzando il calore dei fumi prodotti dal motore endotermico alimentato dal syngas.

Per ottimizzare il processo di reazione la fornitura della matrice deve essere il più omogenea possibile. Per avere al 100% questa omogeneità, a valle del vaglio è posto un grinder con depolveratore ed un mulino macinatore che hanno il duplice scopo di evitare gli scarti e sminuzzare la matrice, che se necessario, nel successivo processo va al pellettatore.

Impianto di gassificazione di San Rossore - Vista d'insieme

Gruppo Elettrogeno

Il gruppo elettrogeno è costituito da un motore endotermico e da un generatore elettrico direttamente accoppiato sull’albero motore.

Considerazioni di carattere economico suggeriscono che il tipo di motore più facilmente reperibile e più economico, dal punto di vista dei costi di investimento e manutenzione, sia il motore Diesel. Tale motore può essere utilizzato con aria / syngas nel seguente modo:

  • la miscela aria / syngas, costituita in un apposito miscelatore, è introdotta nel cilindro mediante il normale sistema di aspirazione del motore;
  • viene iniettata nella camera di combustione, che per effetto della temperatura e della pressione presenti nel cilindro, accende la miscela.

Il motore è rigidamente collegato al generatore di corrente (alternatore), che permette di produrre energia elettrica.

Sistemi di movimentazione a tappeto

La movimentazione della biomassa attraverso i diversi apparati nel ciclo di caricamento nel gassificatore è garantita mediante il ricorso a nastri trasportatori piani ed inclinati, costituiti da sistemi a tappeto mobile.

Sistema di controllo e supervisione

Sistema di controllo e supervisione
Sistema di controllo e supervisione

Il sistema PLC di supervisione, ubicato nel quadro elettrico montato a bordo del gassificatore, è in grado di arrestare la centrale e metterla in situazione di assoluta sicurezza senza l’intervento degli operatori per ogni tipo di disservizio prevedibile.

Schema a blocchi del processo di gassificazione

Schema a blocchi
Il gruppo di generazione convoglia l’energia elettrica prodotta nella Cabina di Consegna Enel in Bassa o Media Tensione.

La frazione termica della potenza prodotta viene convogliata nella Centrale Termica (CT) di distribuzione, ove è disposto il sistema di recupero dell’energia termica da avviare all’impiantistica sia per il riscaldamento ambiente, sia per il teleriscaldamento delle utenze esterne (strutture ricettive, ricoveri per animali) che per gli usi ausiliari.

Il motore endotermico produce energia elettrica grazie al calore che gli viene somministrato nella camera di combustione ed il calore residuo viene utilizzato per preriscaldare l’aria di processo e riscaldare l’acqua per la rete di riscaldamento (o di raffrescamento con l’ausilio di idonee pompe di calore).

Gli unici effluenti sono pertanto i gas raffreddati (che hanno bassi livelli di CO e NOx e bassissimi livelli di polveri) oltre alle ceneri (in quantità minime) che vengono estratte dal fondo del gassificatore.
Impianto
Impianto durante il funzionamento notturno.

Oltre ai vantaggi legati alla sostanziale semplicità dell’impiantistica e del processo di gassificazione ed ai vantaggi ambientali in termini di ridotte emissioni, il sistema presenta anche una notevole flessibilità nelle caratteristiche del combustibile legnoso che può anche avere elevati contenuti in umidità (fino ad oltre il 50%) e si presta così all’utilizzazione anche di materiale più povero che può derivare dalle operazioni di potatura oltre che dalle operazioni forestali.

I costi operativi e di manutenzione possono considerarsi allineati con i corrispondenti costi degli impianti convenzionali.

Il sistema ipotizzato produce energia elettrica ed energia termica direttamente dalla combustione della matrice preparata in una caldaia accoppiata ad un motore.

La potenza elettrica nominale erogata dalle unità di generazione può variare dai 64 kWe fino ai 200 kWe e viene ceduta direttamente in rete in BT o MT, mentre la potenza termica nominale varia da 100 a 300 kWt.

Dall’unità di cogenerazione la temperatura dell’acqua calda che ne esce può essere regolata attraverso il SISTEMA CHP come si ritiene opportuno, da 80 fino a 350°C.