“Gassificazione di biomasse lignocellulosiche in sistemi di cogenerazione di piccola taglia (< 200 kW) per applicazioni nel settore terziario”
Contesto: progetti di ricerca di cui all’art. 10, comma 2, lettera b) del decreto 26 gennaio 2000, previsti dal Piano triennale 2012-2014 della ricerca di sistema elettrico nazionale e dal Piano operativo annuale 2013 (decreto del 30 giugno 2014).
Durata del progetto: 36 mesi (data inizio progetto 23/02/2017)
Costo complessivo del progetto: € 1.413.015
Contributo: € 789.890 (compreso bonus per PMI e Organismo di ricerca)
Sito di sviluppo: Parco Area delle Scienze – Campus dell’Università degli Studi di Parma.
Assegnatario 1 / Capofila
Assegnatario 2
Assegnatario 3
Abstract
La mission di Siram è quella di offrire sempre di più una vasta gamma di soluzioni impiantistiche innovative ed affidabili. In questa ottica e grazie all’esperienza maturata nella realizzazione e gestione di progetti di ottimizzazione energetica, integrando l’utilizzo di energie rinnovabili, Siram si pone l’obiettivo di approfondire la tecnologia di gassificazione di biomasse integrata con cogeneratori di piccola taglia, la quale sconta ad oggi una scarsa diffusione dovuta principalmente ad una mancanza di riconosciuta affidabilità. Questi sistemi risultano particolarmente interessanti poiché utilizzano una tecnologia efficiente (in quanto cogenerativa), rinnovabile (in quanto alimentata a biomasse) e completamente programmabile (in quanto basata su sistemi termoelettrici indipendenti).
Nel tentativo di superare gli ostacoli di affidabilità e di scarsa diffusione nel mercato, il progetto propone l’installazione di un sistema commerciale di gassificazione di cippato di biomassa lignocellulosica e cogenerazione di potenza elettrica inferiore a 200 kW e un sistema sperimentale di potenza elettrica di 20 kW presso la centrale tecnologica del Parco Area delle Scienze – Campus dell’Università degli Studi di Parma.
In primo luogo, attraverso il monitoraggio dell’esercizio e la sperimentazione di una molteplicità di tipologie di biomasse, il progetto si pone l’obbiettivo di costituire una piattaforma di conoscenze ed esperienze che possa fungere da base per la diffusione della tecnologia di gassificazione integrata con cogenerazione di piccola taglia per il soddisfacimento dei fabbisogni elettrici e termici nel settore terziario.
In secondo luogo, il progetto, attraverso l’utilizzo di un approccio metodologico rigoroso nella pianificazione e nell’esecuzione della già citata campagna sperimentale e di tecniche di modellizzazione termodinamica e simulazione termofluidodinamica, ha la finalità di fornire strumenti e linee guida sia per l’esercizio ottimale e la manutenzione efficiente di questa tipologia di sistema di produzione dell’energia da biomasse, sia per la riprogettazione ottimizzata dei suoi componenti.
Tali attività verranno svolte da Siram S.p.A. capofila del progetto, che attualmente ha in gestione i servizi energetici dell’Università degli Studi di Parma e che avrà direttamente la responsabilità della parte sperimentale e coordinerà il progetto, dal Centro Interdipartimentale per l’Energia e l’Ambiente dell’Università degli Studi di Parma, che svilupperà i modelli termodinamici del gassificatore e del sistema nel suo complesso e analizzerà i risultati dalla campagna sperimentale, e il Dipartimento di Ingegneria dell’Università degli Studi di Ferrara che effettuerà le simulazioni termofluidodinamiche sul gassificatore e sul circuito del syngas, oltre che la progettazione del sistema di acquisizione necessario alle sperimentazioni.
In estrema sintesi il progetto si propone come un laboratorio permanente su scala reale che costituisca il punto di passaggio dalla fase ricerca alla fase applicativa della tecnologia della gassificazione della biomassa di piccola taglia.
Tempistiche e attività
Il progetto si articolerà in sette Work Package (WP) di cui cinque operativi, uno di coordinamento e uno per la disseminazione dei risultati. Le attività o sotto-lavorazioni (LA) sono state suddivise all’interno della compagine in modo che in capo a SIRAM ricadano l’identificazione e l’installazione del sistema energetico e l’esecuzione della campagna sperimentale (oltre che coordinamento e disseminazione), il CIDEA-UnPR avrà la responsabilità dello sviluppo dei modelli termodinamici del gassificatore e del sistema nel suo complesso oltre che dell’analisi delle acquisizioni risultati dalla campagna sperimentale, mentre il DI-UniFE avrà la responsabilità della analisi termofluidodinamiche sul gassificatore e sul circuito gas oltre che della progettazione del sistema di acquisizione.
Il diagramma di Gantt sottostante fornisce un’indicazione delle tempistiche delle attività sull’intera durata totale del progetto 36 mesi. Si ricorda che la data di inizio progetto è 23/02/2017 equivalente al MESE 1)
Risultati e output di progetto
I principali obiettivi delle attività dei cinque WP operativi sono (i) l’installazione del sistema di gassificazione, (ii) l’esecuzione della campagna di prove sperimentali con diverse tipologie di biomasse, (iii) la calibrazione dei modelli termodinamici sul sistema di gassificazione, (iv) la determinazione dei profili di temperatura al gassificatore e delle zone con maggior probabilità di deposito del particolato e (v) la definizione di linee guida per l’esercizio ottimale dell’impianto e la sua efficiente manutenzione.
I principali risultati e output del progetto saranno (i) un catalogo che correli sistematicamente le prestazioni del sistema di gassificazione con le caratteristiche delle biomasse utilizzate, (ii) un modello del processo di gassificazione che determini la composizione del gas di sintesi al variare della tipologia della biomassa utilizzata e dei parametri operativi d’impianto, (iii) una metodologia basata su un approccio integrato per la simulazione del sistema complessivo e (iv) la definizione di linee guida per l’esercizio ottimale dell’impianto e la sua efficiente manutenzione.
Benefici attesi
Il miglioramento della tecnologia e dell’affidabilità, oltre che l’esperienza di Siram in questo settore, porterà a generare una potenziale clientela e possibili incrementi di penetrazione della tecnologia sul mercato.