Analisi Tecnico-Economica e Progettazione di base per l'utilizzo in teleriscaldamento dei cascami termici di un impianto siderurgico: il caso AST nel Comune di Terni

L'impianto di teleriscaldamento utilizza come fonte energetica i cascami di calore dei forni di essiccamento siviere ubicati presso lo stabilimento siderurgico AST. La fornitura dell'energia termica alle unità abitative quindi è subordinata alle esigenze di produzione e manutenzione degli impianti dell'AST interessati dal teleriscaldamento.
Gli eventuali disservizi dovuti alle suddette necessità saranno risolti in modo autonomo dalle singole utenze istallando le tradizionali caldaie a metano. Un sistema alternativo per risolvere i problemi di discontinuità del servizio reso alle unità abitative può essere quello di realizzare una centrale termica ausiliaria a biomassa di supporto all'impianto stesso posta lungo il percorso delle tubazioni come rappresentato schematicamente in figura 5.3.1.

I principali motivi che inducono alla precedente soluzione sono:
• le normative emanate dalla politica energetica nazionale che incentivano sempre più l'utilizzo di fonti energetiche rinnovabili
• la quantità di biomassa disponibile sul territorio temano, ricco di industrie boschive.

Nell'ambito dei materiali biologici impiegabili per la produzione energetica la legna e i suoi derivati risultano i materiali più idonei per avere le seguenti caratteristiche:
• alto potere calorifero inferiore
• ridotto contenuto d'umidità
• lenta degradabilità biologica e quindi facilità di conservazione
• elevata attitudine alla combustione
L'interessante ipotesi di utilizzare una centrale ausiliaria a biomassa d'appoggio all'impianto ci suggerisce di fare una seconda analisi economica comparativa tra l'impianto oggetto di studio di questa tesi ed un impianto che sfrutta come sorgente termica un impianto di termodistruzione di biomassa.
I fattori che influenzano l'analisi economica e lo studio di fattibilità della centrale a biomassa sono:
• la dispersione sul territorio della biomassa
• la stagionalità della disponibilità della biomassa
• la raccolta e il trasporto della biomassa
• mercato della biomassa soggetto a forte variabilità
• i processi di preparazione della biomassa per la conversione energetica dispersione sul territorio della biomassa

Il funzionamento di una centrale termica a biomassa vegetali è caratterizzato dalla necessità di "asservimento" di una superficie agricolo-forestale, sufficientemente estesa da soddisfare la richiesta di materia prima combustibile dell'impianto, anche se il più possibile concentrata territorialmente interno ad esso, al fine di ridurre i costi di raccolta, trasporto e preparazione della biomassa stessa, i quali, aggravati dalla bassa massa volumica caratteristica del biocombustibile, possono facilmente rendere sconveniente la produzione energetica.

Stagionalità della disponibilità della biomassa
Le produzioni vegetali, per loro natura, sono soggette a stagionalità in cui le fasi produttive e di raccolta avvengono in periodi dell'anno ben definiti. Questo fattore ha rilevanti conseguenze economiche, infatti i calcoli economici debbono tenere conto degli investimenti aggiuntivi relativi allo stoccaggio delle scorte nonché di quelli della loro eventuale essiccazione, cui fa fronte una migliore utilizzazione dell'impianto di trasformazione energetica e, quindi minori costi di esercizio. L'accumulo del combustibile indica una serie di problemi non trascurabili che possono essere così riassunti:
✓ Il costo del terreno che oscilla tra 10.000-20.000 f/m2.
✓ Le opere di consolidamento necessarie a garantire la viabilità in condizioni atmosferiche sfavorevoli i mezzi pesanti, costruzioni di coperture ed altre strutture. I costi di questo tipo variano tra le 100.000 -140.000 f/m2.

Raccolta e trasporto
La raccolta della biomassa può essere eseguita seguendo tre modalità
✓ utilizzando macchine e personale propri della centrale di conversione energetica
✓ ricorrendo ad imprese di servizio
✓ ritirando i residui, confezionati e/o trattati secondo certi standard (pezzatura, modalità di confezionamento e contenuto d'umidità), alla porta delle aziende, restando il trasporto a carico diretto o indiretto della centrale
In tutti i casi andrebbero previste opportune forme contrattuali con i produttori della materia prima e gli eventuali contoterzisti, in modo da assicurare la fornitura del combustibile necessario per un certo numero di anni.

Mercato della biomassa soggetto a forte variabilità
Le biomasse oggi non sono direttamente utilizzate a dimostrare che il loro valore economico è modesto. Infatti esse vengono acquisite solo in casi specifici e rari e presentano valori bassi se non addirittura negativi se rappresentano rifiuti per cui è necessario lo smaltimento.
Il basso valore della materia prima può rappresentare un vantaggio, dato che la centrale si trova ad avere costi del combustibile bassi, se non addirittura nulli. Tuttavia il basso valore ha anche alcune controindicazioni; in primo luogo comporta che ampie disponibilità vengano trascurate perché non si intravede il vantaggio economico all'utilizzazione (tipico è il caso dei boschi abbandonati); in secondo luogo il basso valore, congiunto con la relativamente bassa densità e la dispersione sul territorio, comportano un'incidenza elevata dei costi di trasporto;
infine, comportano l'inesistenza di un mercato assestato, e diviene quindi difficile prevedere un costo della materia prima nel tempo. Gli scarti, i residui e le frazioni di rifiuti hanno un valore prossimo allo zero, se non negativo, cui andrebbero aggiunti solo i costi di raccolta e di trasporto; questo è vero fino a quando non esiste una richiesta di mercato; nel momento stesso in cui tale domanda sì manifesta, in relazione all'entità della domanda stessa possono avvenire variazioni che penalizzano fortemente il produttore di energia. Si tratta infatti di materiali nei quali il valore non è determinato da un costo di produzione ma che sono sottovalutati perché non esiste domanda. Una biocentrale potrebbe rappresentare un elemento di perturbazione del mercato che deve essere previsto ed affrontato.

Processi di preparazione della biomassa per la conversione energetica
La preparazione del combustibile è richiesta quando le caratteristiche fisiche originali del combustibile non sono compatibili con i sistemi di trasporto del medesimo all'interno della centrale e con le tecnologie di conversione energetica.
Le principali operazioni per la preparazione della biomassa vegetale possono
essere schematizzate come segue:
✓ sminuzzatura
✓ polverizzazione
✓ addensamento