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Con il termine biomasse si intendono i materiali di origine biologica non fossile: residui agricoli e colture energetiche specializzate, residui forestali, scarti dell'industria agro-alimentare e dell'industria del legno, reflui degli allevamenti zootecnici, parti organiche dei rifiuti urbani. L'energia contenuta nelle biomasse è energia solare 'fissata' dai vegetali per mezzo della fotosintesi clorofilliana. Le biomasse, prodotte e utilizzate in maniera ciclica, costituiscono una risorsa energetica rinnovabile e rispettosa dell'ambiente. L'uso energetico delle biomasse produce consistenti benefici ambientali, occupazionali e di politica energetica. AMBIENTE Le biomasse sono neutre per quanto attiene l'effetto serra poiché il biossido di carbonio (CO2) rilasciato durante la combustione viene riassorbito dalle piante stesse mediante il processo della fotosintesi clorofilliana. Il basso contenuto di zolfo e di altri inquinanti fa sì che, quando utilizzate in sostituzione di carbone e olio combustibile, le biomasse contribuiscano ad alleviare il fenomeno delle piogge acide. OCCUPAZIONE Le diverse fasi del ciclo produttivo del combustibile da biomassa, sia esso di origine agricola o forestale, creano posti di lavoro e favoriscono la rivitalizzazione dei rispettivi settori. Posti di lavoro sono creati anche nell'industria collegata alle tecnologie di conversione energetica. POLITICA ENERGETICA L'energia delle biomasse riduce la dipendenza dalle importazioni di combustibili e diversifica le fonti di approvvigionamento energetico. Aderendo alla convenzione internazionale sul clima l'Italia si è impegnata a ridurre le emissioni in atmosfera di gas serra. La sostituzione di combustibili fossili con biomasse contribuisce al conseguimento di questo obiettivo. Riscaldare con le biomasse: Impianti isolati e di teleriscaldamento L'impiego più tradizionale della biomassa è quello avente l'obbiettivo di produrre calore. Il mercato del calore per il riscaldamento di edifici vede già ora le biomasse lignocellulosiche in posizione di grande competitività nei confronti dei combustibili fossili, a causa dell'alta incidenza delle accise sui prodotti petroliferi e sul gas naturale per questo uso finale dell'energia. Per il riscaldamento di singoli edifici con biomassa la tecnologia offre almeno due distinte soluzioni impiantistiche: le caldaie a legna in pezzi grossi e le caldaie a legno sminuzzato. Le prime, a caricamento manuale e con potenza fino a un centinaio di kW, sono adatte per un uso famigliare. Ricordiamo tra queste le caldaie a fiamma rovesciata, basate sulla tecnologia del gassogeno, caratterizzate da rendimento e autonomia elevati. Le caldaie a legno sminuzzato (cippato) hanno sistemi di caricamento del combustibile e di controllo della combustione completamente automatici. Le potenze vanno dal centinaio di kWt fino a qualche MWt. Questi impianti sono particolarmente adatti al riscaldamento di edifici di una certa dimensione (alberghi, scuole, ospedali, condomini). Presso le aziende agricole di paesi del nord Europa hanno raggiunto una vasta diffusione impianti di riscaldamento basati su caldaie per la combustione di balle di paglia. Se gli utenti da riscaldare sono numerosi e situati a breve distanza tra loro può risultare conveniente realizzare un impianto di teleriscaldamento a biomassa. Questi impianti sono costituiti da un'unica centrale termica alimentata con legno sminuzzato o con paglie, alla quale sono allacciati diversi utenti per mezzo di una rete di distribuzione del calore mediante tubi interrati. La potenza va da pochi MWt a qualche decina di MWt. Presso ogni utente viene installata una sottocentrale dotata di scambiatore di calore nel quale l'energia viene ceduta all'acqua circolante nell'impianto domestico. Elettricità dalle biomasse e cogenerazione Dalle biomasse si può produrre elettricità in impianti basati su diverse tecnologie. La più utilizzata per taglie da qualche MWe ad alcune decine di MWe si basa sulla combustione in caldaie a griglia o a letto fluido. Queste producono vapore che si espande nelle turbine e genera energia elettrica. I cicli a vapore sono caratterizzati da rendimenti piuttosto limitati: ad es. impianti con ciclo a vapore e letto fluido da 10 MWe progettati con criteri moderni hanno rendimenti elettrici dell'ordine del 25-30%. Il calore non convertito in energia elettrica viene disperso nell'ambiente, oppure può essere recuperato negli impianti di tipo cogenerativo, che producono calore, impiegato per processi industriali e per il riscaldamento residenziale, e nello stesso tempo energia elettrica. Il vantaggio della produzione combinata di elettricità e calore consiste nell'alto rendimento complessivo del sistema rispetto alla sola generazione di energia elettrica. Tecnologie più innovative adottano i cosiddetti cicli combinati, composti da una turbina a gas e da un ciclo a vapore alimentato dai gas di scarico dell'espansore. Per alimentare questo tipo di impianti con biomasse le stesse vengono gassificate ed i gas così prodotti vengono puliti in modo da renderli idonei all'alimentazione di una turbina a gas. Il rendimento elettrico si colloca tra il 30% e il 40%. La biomassa può essere convertita in energia elettrica in centrali tradizionali alimentate con combustibile fossile (carbone), sostituendo una frazione di questo con biomassa (co-combustione) La co-combustione presenta numerosi vantaggi: - può essere attuata in centrali già esistenti - Il costo di investimento è inferiore rispetto alle centrali dedicate alle sole biomasse - L'efficienza di conversione in energia elettrica è elevata (35-40%). Per piccoli impianti, di potenza inferiore al MWe, il rendimento del ciclo a vapore cala drasticamente fino a diventare antieconomico. In questi casi possono essere utilizzati turbogeneratori a fluido organico in cui la turbina è azionata da vapore organico ad alta massa molecolare. I rendimenti elettrici sono relativamente elevati (15-20%) già per potenze dell'ordine di qualche centinaio di kWe. Per potenze ancora più piccole, installabili presso utenze isolate, sono in fase di sperimentazione prototipi da alcuni kWe basati su motori Stirling o su gassificatori associati a motori a combustione interna. Biocombustibili liquidi: biodiesel, etanolo e biolio di pirolisi. Combustibili liquidi possono essere ottenuti da diverse biomasse vegetali: Dai semi delle colture oleaginose (ad esempio girasole, colza) si ricava olio che, sottoposto a esterificazione, viene convertito in biodiesel, un carburante biodegradabile avente caratteristiche molto simili a quelle del gasolio. Dalla fermentazione di biomasse saccarifere (come barbabietola e sorgo ma anche mais e frumento) si ricava bioetanolo che, trasformato nel suo etere isobutilico (ETBE) può essere miscelato alle benzine migliorandone le caratteristiche ottaniche e ambientali. Il bioetanolo può essere ottenuto anche dalle biomasse lignocellulosiche (legno, paglie) per idrolisi enzimatica o acida. Mediante un processo di conversione detto di pirolisi, dalle biomasse lignocellulosiche si può ottenere un liquido denominato biolio. Il biolio di pirolisi potrà essere in prospettiva utilizzabile per l'autotrazione o in turbine a gas per la produzione di energia elettrica. Un impianto di pirolisi è stato recentemente realizzato dall'ENEL presso la centrale termoelettrica di Bastardo, con una potenzialità di 500 kg/h di biolio, prodotto a partire da legno sminuzzato. Si tratta dell'impianto di maggiore capacità in Europa. Biogas I reflui animali prodotti dagli allevamenti zootecnici costituiscono una biomassa di notevole interesse a fini energetici poiché può essere trasformata dando luogo alla produzione di biogas (metano). Il processo consiste in una fermentazione in ambiente privo d'aria ("digestione anaerobica"). Con tale processo si ottengono due funzioni: il trattamento di reflui organici notevolmente inquinanti, e la loro conversione in energia. Il biogas prodotto può infatti essere utilizzato in loco per produrre energia termica ed elettrica mediante sistemi di cogenerazione. Le competenze dell'ENEL sulle biomasse L'ENEL, avvalendosi anche delle Società controllate, in particolare di CONPHOEBUS, può fornire le proprie competenze nei seguenti settori dell'energia da biomasse: Impianti dimostrativi e commerciali - Studi di fattibilità comprendenti: . analisi tecnico-impiantistiche . valutazione delle risorse a livello di bacino . logistica dell'approvvigionamento . bilanci economici, anche mediante modelli di simulazione . valutazioni e bilanci energetico-ambientali - Progettazione concettuale, esecutiva e di dettaglio - Gestione delle commesse, supervisione e assistenza durante le fasi autorizzative, di approvvigionamento e costruzione - Avviamento degli impianti e addestramento del personale di esercizio Ricerca e innovazione tecnologica - Sviluppo e messa a punto di filiere meccanizzate per la produzione e raccolta di biomasse agro-forestali - Caratterizzazione chimico fisica di biomasse, dei prodotti di pirolisi e di gassificazione e indagini specialistiche sulla cinetica di reazione delle biomasse - Valutazione, ottimizzazione e verifica delle prestazioni dei processi di conversione in energia elettrica - Indagini sperimentali sui processi di pirolisi e di gassificazione: prove specialistiche sulla combustione di biomasse e di oli di pirolisi. - Studi di processi di conversione di concezione avanzata.