La generazione a biomassa

Con il termine “biomassa” si intendono tutti i tipi di residui di organismi (vegetali e/o animali) e della materia da loro prodotta durante il loro ciclo biologico.

Le biomasse possono essere rappresentate da: legno, rifiuti organici (es.raccolta umido), biogas, biodiesel, altri residui agricoli o forestali.

Si può quindi considerare biomassa tutto il materiale di origine organica sia vegetale, sia animale, ma per schematizzare meglio questo settore si possono prendere in considerazione le tre principali filiere che lo rappresentano:

  •  Filiera del legno

  •  Filiera dell’agricoltura

  •  Filiera degli scarti e dei rifiuti

Quando si utilizzano biomasse (ad esempio legna e derivati) come combustibili, se ne estrae l’energia immagazzinata nei componenti chimici. 

Durante la combustione, l’ossigeno presente nell’atmosfera si combina con il carbonio presente nella biomassa e genera:

  • energia sotto forma di calore

  • residui di combustione, tra i quali, anidride carbonica (CO2), uno dei principali gas responsabile dell’effetto serra.

 

Tuttavia va considerato che la stessa quantità di anidride carbonica viene assorbita dall'atmosfera durante la crescita delle piante (biomasse). Il processo è dunque ciclico.


In definitiva si può dire che fino a quando le biomasse utilizzate come combustibile vengono rimpiazzate con nuove biomasse, l’immissione netta di anidride carbonica in atmosfera è pressoché nulla.

La biomassa viene normalmente utilizzata per alimentare la combustione in dispositivi per il riscaldamento “diretto” degli ambienti (stufe, caminetti, ecc.), oppure mediante il riscaldamento “indiretto” attraverso un fluido termovettore (solitamente acqua).

  • Per il riscaldamento “diretto” si utilizza una stufa o caminetto posizionati all’interno dei locali da climatizzare, in modo da riscaldare direttamente l’aria (dispositivi a convezione) o l’ambiente circostante (dispositivi a irraggiamento).

  • Per il riscaldamento “indiretto” si utilizzano dei dispositivi dotati di caldaia che preriscaldano un fluido (generalmente acqua) da inviare nell’impianto di distribuzione-emissione dell’edificio (radiatori, ventilconvettori, pavimento radiante ecc.).

Solitamente tali dispositivi, soprattutto se di potenze rilevanti, trovano installati al di fuori dei locali da riscaldare, in apposite centrali termiche.

In commercio si possono trovare una grande quantità di apparecchiature rispondenti a quanto sopra indicato e degli “ibridi” che riscaldano gli ambienti sia in modo “diretto” che “indiretto”.

Va tenuto presente, in fase di progettazione, che non esiste il dispositivo perfetto per tutte le esigenze: ciascuno ha propri pregi e difetti.

E’ di fondamentale importanza per il progettista, quindi, conoscere e valutare correttamente le esigenze dell’utente.

 

 

N.B.:

In ambito edilizio, l'attuale normativa della Regione Lombardia premia fortemente l'installazione di questa tipologia di generatori termici ai fini del riscaldamento degli edifici.

Nel calcolo della Certificazione Energetica e della ex Legge 10/91 (progettazione) degli edifici, infatti, considera che l'80% dell'energia sia da fonti rinnovabili, e solo il 20% da non rinnovabili (valutando i consumi di CO2 per lavorazione e trasporto della biomassa). 

Questa valutazione può portare facilmente un edificio poco o per nulla isolato in classe A o B, fatto che è oggetto di molte, motivate, critiche.

 

Infatti non si considera che l'utilizzo di biomassa con bruciatori a bassa efficienza, immette nell'atmosfera elevate quantità di polveri sottili, tanto che in varie aree della stessa Regione Lombardia ne è vietato o limitato l'utilizzo, (anche se, come dimostrano i livelli invernali di polveri sottili registrati negli ultimi anni, le limitazioni dettate sono ancora lontane dal garantire una buona qualità dell'aria).

vedere il link  qui sotto per maggiori informazioni a riguardo:

http://www.regione.lombardia.it/

I tre tipi di biomasse utilizzati nelle caldaie più diffuse in ambito residenziale sono:

  1. Legna: pezzi di legna opportunamente tagliati, preferibilmente secca. Il legno è anche oggi la fonte energetica rinnovabile più disponibile e utilizzata.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       

  2. Cippato: pezzetti di legno, ottenuti dallo sminuzzamento o cippatura del legno, solitamente fresco, appena tagliato. Si possono usare anche a noccioli di pesca, gusci di noci, nocciole, mandorle ed altri residui vegetali secchi ed opportunamente lavorati.                                                                                                                                   Il principale criterio per stabilire la qualità del cippato è il suo contenuto di umidità. Più il prodotto è secco, più alto sarà il suo potere calorifero e più vantaggi ci saranno dunque per lo stoccaggio.                                                                                                                               Rispetto al “valore umidità”, i vari livelli di qualità vanno dal "fresco di produzione" (W 50:  dal 40 al 50% di acqua) al “secco” (W 20: contenuto d’acqua inferiore al 20 %). Inutile dire che il tipo stesso di legno riveste un ruolo importante.                                                                                                                                                              Gli impianti di riscaldamento a cippato possono essere impiegati in contesti piccoli (presso case private, ad esempio) o per impianti a biomassa, progettati per l'alimentazione di edifici o impianti di teleriscaldamento. Nonostante la recente introduzione di combustibili legnosi a prezzi vantaggiosi, il Cippato rappresenta senz’ombra di dubbio ancora il combustibile più economico.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

  3. Pellet: Il legno in Pellets è un combustibile ricavato dalla segatura essiccata e poi compressa in forma di piccoli cilindri con un diametro di alcuni millimetri, tipicamente 6-8 mm. La capacità legante della lignina, contenuta nella legna, permette di ottenere un prodotto compatto senza aggiungere additivi e sostanze chimiche estranee al legno. Si ottiene, quindi, un combustibile naturale ad alta resa. Il Pellet ha una resa maggiore del Cippato poiché contiene un tasso di umidità minore.

Termostufe a pellet

 

La termostufa, si presenta come un ibrido tra la caldaia e la stufa.

 

Similmente alla caldaia a pellet, è collegata all'impianto idraulico di riscaldamento domestico e provvede a riscaldare i locali mediante i radiatori (o altri corpi scaldanti) e a produrre acqua calda sanitaria.

       

Inoltre la termostufa integra tutte le funzioni della stufa a pellet, cioè riesce a distribuire il calore nell’ambiente in cui è installata per convezione e per irraggiamento.

 

Esteticamente la termostufa a pellet è molto simile ad una stufa, ciò che le differenzia sono soprattutto i componenti tecnologici.

Diversamente dalle stufe, le termostufe sono munite di uno scambiatore di calore (elemento già visto in precedenza) in grado di riscaldare grandi quantità di acqua.

 

Per sfruttare al meglio le potenzialità di riscaldamento, sarà opportuno immagazzinare l'acqua calda in un accumulatore ben isolato (puffer), così da poterne beneficiare anche a stufa spenta.

Questo è consigliabile non solo per il riscaldamento, ma soprattutto per poter disporre dell'acqua calda sanitaria in ogni momento, senza dover riaccendere la stufa ad ogni necessità (es. quando ci si lava le mani).

 

La termostufa, riscalda l'acqua del circuito di riscaldamento, allo stesso modo di una caldaia a metano tradizionale.

Abbinandola a sistemi di riscaldamento ad alta temperatura (radiatori) o a sistemi a bassa temperatura (radianti a pavimento,parete ecc.) è possibile godere dell'aspetto estetico piacevole all'interno dell'ambiente riscaldato senza i difetti dei moti d'aria e di polveri propri delle stufe.

 

Oltre ai vantaggi estetici, i costi di gestione molto ridotti, tali da far recuperare l'investimento impiantistico in pochissimi anni.

In ultimo, se installate in un comune della Lombardia, va considerato l'incremento di classe energetica che la normativa attualmente in vigore consente, come illustrato nell'introduzione.  

 

Hanno invece, come unici aspetti negativi, costi di messa in opera dell'impianto e di manutenzione, superiori ad un impianto a metano ed i limiti delle caldaie a pellet dal punto di vista dell'alimentazione.

Caldaia a biomassa

 

Per  caldaie a biomassa si intendono tutti quei generatori termici che sono alimentati con combustibile derivante da residui vegetali.

 

Le caldaie alimentate a biomassa sono progettate in diverse taglie di potenza, da quelle medio piccole per uso residenziale a quelle di potenza elevata per interi centri abitati.

 

In relazione al tipo di combustione, di tiraggio e di legna utilizzata, queste caldaie possono essere così suddivise:

  • caldaie tradizionali a tiraggio naturale (legna),

  • caldaie tradizionali a tiraggio forzato(legna),

  • caldaie a gassificazione(legna, cippato, pellet),

  • caldaie a cippato,

  • caldaie a pellet.

 

Il funzionamento delle caldaie a biomassa è concettualmente lo stesso di quella a metano, a variare è il tipo di alimentazione e le tecnologie per rendere efficiente la combustione.

 

Le caldaie a biomassa son dotate di sistemi di sicurezza e controllo, di automazione dell'alimentazione (coclee e tramoggie) e di modulazione della fiamma mediante un sistema di controllo elettronico a microprocessore.

Si differenziano per la possibilità di essere alimentate con un solo tipo di biomassa o con versatilità che consente di usarene anche diversi tipi.

Questi generatori, oggigiorno, sfruttano al meglio la combustione, con costi di mantenimento molto inferiori rispetto all'uso di combustibili fossili (si può arrivare anche alla metà).

Le tipologie e la tecnologia impiegata per l'alimentazione le rendono più o meno pratiche per l'uso domestico e, generalmente, ne limitano la diffusione.

 

L'impiego dei generatori più efficienti garantisce una buona combustione e basse emissioni di polveri, e se a ciò si aggiunge che una buona combustione significa anche pochissimi residui (cenere) ed una conseguente riduzione di manutenzione e pulizia dell'apparecchio, in caso di installazione, la scelta pare essere quasi ovvia.

 

Unici veri limiti alla diffusione di queste tecnologie sono, probabilmente, tre fattori:

 

  • Alti costi dei generatori efficienti e dell'impiantistica completa che richiedono

  • Spazio necessario per l'accumulo del materiale da ardere

  • Modalità di alimentazione (carica manuale o automatizzata)

 

 

Un'installazionene ideale può essere un'apposito locale tecnico, ma questo va progettato in modo corretto, perchè sia accessibile e non umido, nel qual caso potrebbe compromettere la qualità del combustibile e peggiorare la resa termica della caldaia.

Caldaie a pellet

La caldaia a pellet nella sostanza è un'apparecchio molto simile ad una stufa, con la differenza che, dovendo sostituire nella pratica la caldaia a metano, si presenta molto più simile esteticamente a quest'ultima.

 

Essendo una caldaia vera e propria , viene collegata all’impianto idraulico domestico e scada, generalmente, l'acqua dei circuiti termico e sanitario.

Il meccanismo di funzionamento è lo stesso delle stufe.

Analogamente a quest'ultime, infatti, anche la caldaia a pellet dispone di un serbatoio. 

In questo caso, di norma, il serbatoio è una riserva di dimensioni maggiori, collocata all'esterno dell'apparecchio. La caldaia si alimenta automaticamente prelevando il combustibile dal serbatoio (tramoggia) mediante un sistema di coclee che portano il materiale all'interno della camera di combustione..

 

Vi sono in commercio anche caldaie di piccole dimensioni, che dispongono di un serbatoio di capacità ridotta situato all'interno della caldaia stessa.

La comodità derivante dal minor ingombro di questi apparecchi è compensata dal fatto che una minore capacità imporrà all'operatore una ricarica (manuale)  ogni due o tre giorni.

 

Le caldaie di grandi dimensioni, invece, vengono normalmente installate in spazi adeguati, dotati di magazzino dedicato allo stoccaggio del pellet, in questo caso l’autonomia può essere di diverse settimane o mesi e l'approvvigionamento si farà con un mezzo pesante.

Stufe a pellet

Le stufe a pellet sono concettualmente simili alle classiche stufe a legna, la differenza sostanziale è la loro alimentazione, completamente automatizzata e regolata in modo da ottenere una buona efficienza.

 

Le stufe a pellet vengono considerate a risparmio energetico non solo perché il pellet è un combustibile naturale, ma anche perché il Pellet ha alcune caratteristiche che lo rendono ancora più sostenibile del legno:

 

  • è ricavato dalla segatura pressata, spesso proveniente dagli scarti di lavorazione del legno e quindi ottenuto senza l’uso di agenti chimici grazie alle qualità leganti della legnina.

  • la pressatura fa sì che, a parità di volume, il pellet abbia una resa calorifica doppia rispetto al legno.

 

La stufa a pellet ha un funzionamento semplice e meccanico, il quale consente di equilibrare la velocità di somministrazione del combustibile, sia con l'apporto di aria, sia con l'espulsione dei fumi, sia con l'accensione della fiamma (che avviene mediante una resistenza).

 

Questi generatori possono integrare o sostituire completamente l’impianto di riscaldamento tradizionale.

 

Di norma le stufe a pellet funzionano sia per irraggiamento che per convezione.

 

  • Per irraggiamento, trasmettendo il calore in prossimità alla stufa, in particolare davanti al vetro della camera di combustione (quando lasciata a vista).

 

  • Per convezione, riescono a riscaldare gli ambienti immettendo aria calda attraverso delle griglie poste generalmente sulla parte superiore della stufa. In determinati modelli è possibile installare un sistema di canalizzazione dell’aria calda, in questo modo, con una semplice stufa a pellet è possibile riscaldare più stanze.

 

Una problematica molto sottovalutata di questo tipo di stufe deriva dalla ventilazione forzata che si utilizza per aumentare la resa termica.

Infatti, come tutti i sistemi ad aria forzata (stesso problema anche per  ventilconvettori o fan-coil), causa grande movimento di particelle e polveri sottili nell'ambiente, causando, specie se l'utilizzo è continuativo, problemi per la salute (problemi respiratori e allergie).

Inoltre i moti di particelle sono causa di annerimento delle superfici murarie, in particolare nei punti freddi (spigoli e serramenti), argomento già trattato nella sezione Degradi.

La diffusione di questi generatori di calore è senza dubbio dovuta ad una combinazione di fattori:

  • basso costo d'acquisto  

  • facilità di installazione e deroghe per lo scarico dei fumi a parete

  • basso costo del combustibile

In definitiva si possono considerare un ottimo compromesso per riscaldare velocemente e a costi limitati, ma, considerando i rischi derivanti da un utilizzo continuativo, la loro installazione pare essere consigliabile solo in locali ad uso saltuario, non certamente negli ambienti principali.

Caldaia a doppia alimentazione

Stufa a pellet canalizzata per il riscaldamento di più ambienti

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