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Analisi tecnico economica di impianti turbogas di piccola media taglia con combustione di biomassa e combustibili fossili

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Analisi tecnico economica di impianti turbogas di piccola media taglia con combustione di biomassa e combustibili fossili

Nel presente rapporto sono descritte le principali caratteristiche della biomassa solida e si riportano i risultati di un’approfondita analisi bibliografica delle principali soluzioni impiantistiche che permettono di alimentare turbine (o microturbine) a gas con la biomassa, attraverso la combustione esterna. Sono descritti i principali componenti di impianto, le configurazioni previste e le prestazioni termodinamiche di tali sistemi.

Nell’ambito della generazione termoelettrica la turbina a gas è oggetto di grande interesse per le seguenti ragioni: compattezza e semplicità della macchina, affidabilità, ridotti costi d’investimento, rapidità nella costruzione, elevati rendimenti di conversione termica. E’ però necessario usare combustibili puliti e pregiati, generalmente gas naturale. Le tecnologie che permettono di utilizzareanche i combustibili “sporchi” e poco pregiati con la turbina a gas sono ancora in fase di sviluppo. Numerose attività di ricerca sono concentrate sull’uso della biomassa che, tra le fonti rinnovabili, ha il pregio di essere programmabile.Nel presente rapporto si presentano le principali caratteristiche della biomassa solida seguita dai risultati di un’approfondita analisi bibliografica delle principali soluzioni impiantistiche che permettono l’alimentazione di turbine a gas con la biomassa, attraverso la combustione esterna. Vengono descritti quindi i componenti di impianto, le configurazioni previste e le prestazioni termodinamiche di tali sistemi. La ricerca bibliografica ha evidenziato che è tecnicamente possibile realizzare impianti, operanti secondo un ciclo Joule Brayton, unicamente alimentati a biomassa. Per evitare di danneggiare la turbina a gas è però necessario posizionare il combustore a valle della turbina (combustione esterna con l’impiego dell’aria espansa in turbina come comburente) e utilizzare uno scambiatore di calore per riscaldare l’aria compressa prima dell’immissione in turbina. L’adozione di questi accorgimenti permette di raggiungere prestazioni comparabili con quelle di macchine alimentate a gas naturale. All’uscita dallo scambiatore di calore i gas combusti hanno temperature tali (200°C:250°C) da consentire un ulteriore recupero termico. Per tale operazione ci sono diverse alternative: cedere il calore ad un utente finale oppure sfruttarlo completamente nell’impianto per il trattamento del combustibile. Delle diverse possibilità descritte per lo sfruttamento della biomassa nessuna è nettamente superiore rispetto alle altre e per tutte è necessaria una valutazione economica che tenga conto delle particolarità sia dell’impianto sia dei fabbisogni specifici dell’utenza.

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