Esercizi con svolgimento di Energia da biomasse e rifiuti

15000 ton/anno cDR-potenza elettrica e termica?-scelgere tecnologia

Ipoteso PCI_ar = 15000 kj/kg (non so se umido o secco)ore annue di lavoro = 365*24 = 8760 h/anno no nessun impianto lavoratale queste ore per manutenzioneimpianti affidabili → 8000 h/annoimpianti medi → 7000 ÷ 8000 h/anno

15000 ton/anno → 500007.950 h/anno 3,600 → ¹⁵/₂₇ = 0.55 kg/s

P_in = "ar" PCI_ar = 0,55 kg/s * 15000 kj/kg = 5500 * 17500 = 8250 kw_termica = 8,25 MWsi considea un impianto con ciclo Rankine-Hirn → γ_ar = 0,3 = 0,4 → scegliere 0,3

η_ac = ^Qf/_Ql = 0,9η^HESG = 0,9   Q_L = Q_L1- Q_paralQ_prod = Q_tgsyn - Q_mc - Q_ash

η_tot = γ_ac   γ^{dep part} γ^HES η_t = 0,7 0,9 0,93 0,81 0,3 = 0,2430,9 0,3 0,3

P_el = η_tot Q₁ = 3,25 * 0,243 = 2 MW_el

3080 ton/anno di cippato

• PCI = 20000 kJ/kg
• potenze elettrica e termica
• scogliete tecnologie

ore annue di lavoro = 365 − 24 × 8760 = se nessuno impianti lavora queste ore per manutenzione

• impianti affidabili = 1800 h/anno
• impianti medi = 7800 = 8000 h/anno

P_t in m PCI = 0,12 kg/s × 20000 = 1200 kW = 1,2 MW

se si considera un microcogeneratore micro turbine, motore a combustione interna

↔ γ _elt = 20 % = P_elt = 200 kW

si sceglie un impianto di gasificazione tecnologie solide

η_GGE = (m_syn PC_syn + m_syn Δh) / (m_bio PC_bio) = 0,8

η_CGE = (m_syn PC_syn) / (w_g PC_bio) = 0,6 → 0,7

η_tot = η_gas x η_comb x η_elt = 0,21 → V_cogen = 0,16 / 0,12

approssimando η_elt = 0,2 → PCI = P_el γ_elt = 1,2 MW x 0,2 = 240 kW_elt

Calcolare la quantità di biogas necessaria per alimentare un motore a combustione interna da 250 kW

η_e = 0,3

η_e = Q_e / Q_i → Q_i = 250 kW = 833 kW_term

Q_i = m_CH₄ * PCI_CH₄ → PCI_CH₄ = 50000 kJ/kg

m_CH₄ = Q_i / PCI_CH₄ = 833 kW / 50000 kJ/kg = 0,016 kg/s

biogas = 40% CO₂ e 60% CH₄

m_biogas = m_CH₄ / 0,6 = 0,016 / 0,6 = 0,025 kg/s

m˙_biogas = m / 5000 → m_biogas 4500-3600 = 0,025 kg/s * 27000 = 675 ton/anno

riportando le masse in volume → ρ_CH₄ = P / RT = 101325 / (8,314 * 273) = 0,714 kg/m³

ρ_CO₂ = P / RT = 101325 / (8,314 * 44 * 273) = 1,96 kg/m³

ρ_biogas = 0,4 * ρ_CO₂ + 0,6 * ρ_CH₄ = 0,4 * 1,96 + 0,6 * 0,714 = 1,216 kg/m³

m = m_biogas / ρ_biogas = 0,025 * 27000 = 675 ton/anno

V_CO₂ = ρ_CH₄ / 0,96 = 0,714 / 0,96 = 0,204 m³

V_CH₄ = ρ_CO₂ / 0,833 = 1,96 / 0,833 = 1 m³

quindi: se inizialmente si considerano le concentrazioni in volume 40% CO₂ e 60% CH₄ si avrà in massa 65% CO₂ e 35% CH₄

se invece si considerano le concentrazioni in massa 40% CO₂ e 60% CH₄ si avrà in volume 20% CO₂ e 80% CH₄

15000 ton/anno CDR

potere PCI_medio 15000 kJ/kg (varia se umido o secco)

problema elettrico o termico?

scegliere tecnologia

ore consune di lavoro = 365*24 = 8760 h una% assun. impianti lavora queste ore per manutenzione

impianti affidabili -> 8000 h/anno

impianti media -> 7000 - 8000 h/anno

m' = ₁₅₀₀₀/⁸⁷⁶⁰ = ₁₅/²⁷ = 0.55 kg/s

PP. P. = m' PCI_medio 0.55 kg/s * 15000 kJ/kg = 5.5 0.2750 = 8.250 kW_termica = 8.25 MW

Si considera un impianto con ciclo Rankine-Hirn -> η_MT = 0.3 - 0.4 si sceglie 0.3

CBR → Q_in· PCI

η^tot = η_cc η_HRSG η_MT

P_e = η^tot P = 0.24 · 8.25 = 2 MW_elettrica

1. Detox (immissione rifiuto in camera di combustione)
2. post combustore a gas naturale
3. ciclone separazione
4. HRSG
5. Reattore a secco (di sodio carboni attivi)
6. Filtro a maniche
7. Camino