Le Centrali a Biomasse

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Le centrali a biomasse sono centrali elettriche e/o termiche che per funzionare utilizzano l’energia recuperabile da materiali organici senza che avvenga una trasformazione della stessa attraverso processi biochimici come fermentazione e digestione anaerobica, o chimici.

Parlando di biomassa, ci si potrebbe riferire a una qualsiasi materia di origine organica. Tuttavia, nella sfera delle energie rinnovabili disciplinate per legge, le biomasse sono “la parte biodegradabile dei prodotti residui provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze animali e vegetali) e dalla silvicoltura e da industrie connesse, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani” (DLgs 387/03, art. 2, comma 1, lettera a).

In termini pratici si tratta del legname risultante dalla potatura di boschi e campi, dei residui agroindustriali come scarti di frutta, verdura, noccioli, o anche dei reflui industriali, civili e animali, da sottoprodotti industriali come i substrati per la crescita di lieviti ed altri microorganismi, fino alla parte organica dei rifiuti solidi urbani.

Come sono fatte le centrali a biomasse?

Un impianto a biomasse grezze è composto da un bruciatore dove avviene la combustione della biomassa. Generalmente deve essere prima preparata in una forma facilmente combustibile, cioè essiccata e sminuzzata o pressata. Il calore generato viene trasferito ad un fluido di lavoro, solitamente acqua che scorre in serpentine che circondano il bruciatore, o posta in una caldaia sopra di esso. Con l’aumento della temperatura il fluido passa da liquido allo stato gassoso. Dopo il cambio di stato, la pressione del vapore cresce, acquisendo energia meccanica. Questa viene catturata tramite un dispositivo, di solito una turbina, che imprime un moto rotatorio ad un asse. Collegando un generatore elettrico all’asse si può produrre energia elettrica.

Non tutta l’energia presente nel vapore passa alla turbina: parte di essa rimane nel fluido di lavoro sotto forma di energia termica. Questa energia, o calore, può essere trasferita ad un circuito di acqua calda, e utilizzata per tutti gli usi ritenuti utili. In certi casi, il fluido contenente l’energia residua può essere utilizzato a sua volta per riscaldare fino al punto di cambio di stato un secondo fluido di lavoro di natura differente, a temperatura più bassa di quello originale. Si crea quindi dell’altro vapore da cui è possibile ricavare nuovamente energia meccanica per far muovere una turbina che, collegata ad un secondo generatore, produce altra energia elettrica. Il fluido originario può ancora riscaldare acqua ad una temperatura più bassa, che sarà utilizzabile come acqua sanitaria, acqua di processo o di lavaggio. Questa seconda generazione di energia è generalmente conveniente solo in presenza di enormi quantità di biomassa.

Se questi processi vi sembrano familiari è del tutto normale, dato che lo stesso identico principio è applicato per produrre energia tramite i termovalorizzatori.

Come funzionano le centrali a biomasse?

In questo tipo di centrali, il combustibile viene bruciato per produrre calore e riscaldare dell’acqua, che può essere utilizzata direttamente. In questo caso genererà solo energia termica, per cui la centrale funziona per il riscaldamento di ambienti o comunità tramite teleriscaldamento, per la fornitura di acqua sanitaria oppure di acqua fredda tramite unità ad assorbimento.

Se invece l’acqua è scaldata fino a diventare vapore, verrà usata per produrre energia meccanica ed azionare un generatore elettrico. In questo caso, tramite le giuste tecnologie, è possibile generare contemporaneamente elettricità ed energia termica, quindi effettuare una cogenerazione. Esistono sia impianti di cogenerazione a biomassa grezza, sia a biomassa trasformata.

Quanto sono efficienti le centrali a biomasse?

Le biomasse, se utilizzate nelle centrali, rappresentano una risorsa perché possono essere usate per la produzione energetica, altrimenti, in molti casi dovrebbero essere processate e smaltite come rifiuti.

Un vantaggio di queste fonti energetiche è che la loro combustione non genera emissioni maggiori di quante ne genererebbe il loro naturale processo di decomposizione.

Altro pregio delle centrali a biomasse è che a differenza di altre fonti come il solare e l’eolico, non dipendono da condizioni metereologiche o cronologiche: possono lavorare con bello o cattivo tempo e anche di notte. Inoltre sono in grado di funzionare solo quando necessario e produrre energia solo quando ce n’è bisogno senza la necessità di batterie d’accumulo per non sprecare energia eventualmente prodotta in surplus.

Questo tipo di centrali però ha anche grossi difetti.

La biomassa, presa come dalla definizione che ne dà la legge, ha lo svantaggio di avere un contenuto energetico basso per quantità di volume. Come se non bastasse, è difficile ottenere la combustione completa di questo tipo di fonte e sfruttare totalmente il suo potenziale energetico. Questo, in parte perché la biomassa ha una composizione complessa, e in parte perché contiene umidità che richiede energia per essere eliminata. Infine, ogni biomassa grezza è scomoda da trasportare, perché occupa un volume molto grande per unità di massa.

Le biomasse, dato il loro volume, hanno maggiori spese di trasporto rispetto agli altri combustibili grezzi, per arrivare a produrre la stessa quantità di energia. In definitiva, serve molta biomassa per ottenere la stessa energia che si ottiene con poco carburante fossile.

La grande umidità residua, caratteristica di questa fonte energetica, obbliga a molti trattamenti preliminari prima di poter procedere alla combustione. Le biomasse possono essere trasformate per via biochimica, tramite fermentazione o digestione, o per via termochimica, con pirolisi o gassificazione. Questi processi incidono naturalmente su tempi e costi, anche energetici e di emissioni. Da considerare anche il fatto che la qualità del combustibile dipende dalla qualità della biomassa grezza.

Le biomasse sono la soluzione ecologica al fabbisogno energetico?

NO

Attualmente, in Italia questo tipo di centrali provvede al 6% della richiesta di elettricità nazionale, tramite oltre 2.700 impianti di vario tipo.

Questo tipo di centrali è economicamente più caro rispetto ad altre fonti di energia rinnovabile come il solare e l’eolico, quindi vede investimenti molto minori. Inoltre, bisogna studiare accuratamente la collocazione geografica di questi impianti per far sì che le loro caratteristiche siano sfruttate al massimo. Devono essere nelle vicinanze delle fonti di biomasse che bruceranno, per inquinare il meno possibile nelle fasi di trasporto del combustibile dalla fonte alla centrale. Ma devono anche sorgere vicino ai centri abitati per poter erogare appieno la funzione di teleriscaldamento. Data la loro natura di “bruciatori” di materia organica molte persone non le vuole vicino a casa propria, temendo odori sgradevoli e un impatto negativo sul paesaggio.

Anche mettendo da parte tutti i difetti di natura “arbitraria”, il problema della combustione di biomasse come fonte energetica sta nella loro natura e disponibilità. Un ricorso eccessivo ad esse potrebbe portare ad uno sfruttamento eccessivo delle foreste portando alla loro riduzione. Risultato analogo che si otterrebbe con coltivazioni apposite ad alto potenziale energetico: il suolo necessario alla loro coltivazione, che non può essere sottratto a quello per la produzione agraria alimentare, andrebbe sottratto a quello forestale.

In conclusione, le biomasse sono delle fonti energetiche dalla buona utilità se considerate come integrative a quelle più efficienti, e sono anche utili se considerate come l’ultima forma di riciclo di materia organica che in alternativa potrebbe solo decomporsi, ma da sole non hanno davvero la capacità di illuminare il mondo.

Conoscevi già il funzionamento di questo tipo di centrali? Ritieni che il loro utilizzo potrebbe essere utile a combattere il cambiamento climatico? Faccelo sapere nei commenti!