Il progetto punta a trasformare il trattamento dei rifiuti in un processo energetico avanzato: aumentare la produzione di biometano e, allo stesso tempo, convertire gli scarti non riciclabili in Syngas (miscela di gas che si ottiene dalla gassificazione di biomasse o rifiuti a base di carbonio), tramite processi termochimici come gassificazione e pirolisi.

Per questi processi la regolazione del calore è un elemento critico: il calore fornito al processo deve essere stabile, preciso e disponibile a temperature elevate. La centralina Tempco è quindi studiata per assicurare la necessaria termoregolazione con massimi livelli di sicurezza e continuità operativa dell’impianto.

La nostra TREG risponde esattamente a queste esigenze:

• Lavoro con olio diatermico ad alte temperature, garantendo la corretta decomposizione termica dei materiali.
• Esecuzione ATEX, fondamentale in ambienti con atmosfere potenzialmente esplosive.
• Controllo remoto, che permette la gestione dei parametri di processo a distanza, riducendo interventi in campo e aumentando la continuità operativa.

Dagli scarti al Syngas: un ciclo che si chiude
La perfetta integrazione della TREG nel progetto rappresenta dunque un esempio concreto di economia circolare applicata all’energia, in ottica green e di transizione energetica sostenibile:

• Gli scarti diventano risorsa: materiali che prima erano un costo di smaltimento oggi vengono trasformati in un gas ricco di energia.
• Il distretto diventa più autosufficiente, grazie a un processo che recupera valore da flussi considerati a fondo vita, realizzando i principi di circolarità.
• Minori emissioni e maggiore efficienza, perché la termoregolazione ad alta temperatura rende stabile e affidabile l’intero ciclo di conversione.

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Gli impianti di cogenerazione comportano diverse applicazioni degli scambiatori di calore, il cui impiego consente di incrementare ulteriormente l’efficienza del processo. Si parte dal pre-trattamento del biogas, operazione volta a eliminare le impurità e l’umidità presenti nel biocombustibile per preservare il motore, fino al recupero di calore dai fumi di scarico del motore stesso mediante scambiatori a fascio tubiero, massimizzando la quantità di energia termica che il sistema può generare.

In questo caso, gli scambiatori Tempco lavorano sia sui jacket, con uno scambiatore saldobrasato, sia sul recupero fumi, con uno scambiatore a fascio tubiero.

Dopo 11 anni di lavoro, il cliente ci ha quindi chiamato per richiedere delle guarnizioni di ricambio sulle flange, che nel tempo si sono usurate. All’epoca dell’installazione, Tempco aveva fornito gli scambiatori, mentre per le guarnizioni il cliente si era affidato a un altro fornitore, anche se a onor del vero si tratta comunque di materiale soggetto a usura e che pertanto necessita di manutenzione.

Nel complesso, possiamo insomma dirci molto soddisfatti dell’applicazione realizzata per questo cliente.

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Il biogas è un prezioso alleato nella transizione energetica, e Tempco è molto attiva in questo comparto con un gran numero di referenze e impianti realizzati per contribuire allo sviluppo efficiente del settore del biogas in ottica green e di sostenibilità. Il biogas è difatti una fonte di energia rinnovabile, ottenuto dalla decomposizione anaerobica di biomasse, come rifiuti agricoli e alimentari, scarti industriali e reflui zootecnici. Il biogas rappresenta quindi un’importante fonte alternativa per la produzione di energia, che consente il recupero e la valorizzazione di materiali di scarto in ottica di economia circolare e al contempo la riduzione dei gas serra.

Come fonte di energia rinnovabile e green, il biogas può quindi essere utilizzato per generare elettricità, produrre calore o alimentare veicoli, riducendo la dipendenza dai combustibili fossili e contribuendo alla sicurezza energetica.

Nell’articolo sono descritte maggiormente in dettaglio alcune applicazioni pratiche di impianti e soluzioni per il trattamento del biogas realizzate da Tempco. In sostanza, il trattamento del biogas consiste nella deumidificazione del biogas stesso, passaggio essenziale per ridurre l’umidità presente nel gas e migliorarne la qualità affinché possa essere utilizzato in motori endotermici e nella produzione di energia. La tecnologia principalmente impiegata è quella della refrigerazione a compressione, tra le più diffuse ed efficaci allo scopo.

Il processo coinvolge diversi componenti chiave:

– Compressore: il biogas grezzo viene compresso per aumentarne la pressione e ridurre il volume.
– Scambiatore di raffreddamento e deumidificazione: il gas compresso viene raffreddato, causando la condensazione dell’umidità.
– Separatore di condensa: l’acqua condensata viene quindi separata dal gas deumidificato.

Infine, il biogas deumidificato può essere ulteriormente trattato per rimuovere impurità solide o liquide residue.

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Il cliente si occupa di attività di ricerca in ambito della Green Chemistry, per la sintesi di esteri ottenuti da oli di scarto di origine vegetale, in linea con i principi di economia circolare e impiego di materie prime rinnovabili. Gli oli che vengono trattati e trasformati principalmente come solventi innovativi, per impiego in ambito packaging, grafica e cosmesi, fanno parte della cosiddetta biomassa di terza generazione, che non richiede l’impiego di prodotti da coltivazioni alimentari e non sottrae suolo e risorse alla filiera alimentare.

La fornitura di Tempco per questa particolare e innovativa applicazione comprende:

• Chiller
• Sistema di stoccaggio acqua refrigerata
• Scambiatore di calore
• Pompa di mandata all’impianto di sintesi

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Le odierne sfide del cambiamento climatico impongono infatti un impegno da parte di tutta l’industria per uno sviluppo sostenibile e responsabile, rispettoso dell’ambiente. L’Energia è un elemento centrale nella strategia climatico-ambientale per tutti i settori industriali, comportando in prima istanza l’uso che ne facciamo. Il consumo energetico nell’industria deve essere sempre più intelligente ed efficiente, riducendo la quantità di energia richiesta nei processi industriali in ogni settore applicativo. Su questo fronte lavora da sempre Tempco, sviluppando soluzioni di recupero dell’energia termica e di efficienza energetica nelle applicazioni di raffreddamento, riscaldamento e termoregolazione industriale.

Il risparmio energetico non è però sufficiente: a monte del processo di generazione deve avvenire al contempo un cambiamento nel tipo di energia che viene consumata. Le fonti rinnovabili dovranno infatti crescere sempre di più per ridurre – e sul lungo termine possibilmente eliminare – il ricorso a combustibili fossili, causa delle emissioni di gas a effetto serra. Tempco supporta la crescita delle energie rinnovabili sviluppando per il comparto soluzioni per gestione dell’energia termica e per una produzione rinnovabile efficiente.

Un vero sviluppo sostenibile non può infatti prescindere dal continuo incremento della quota di energie rinnovabili nel mix energetico globale, tra idroelettrico, solare, eolico e bioenergia. Le rinnovabili sono infine l’unica chiave per il successo dei maggiori trend in corso, dall’elettrificazione della mobilità alle politiche di efficienza energetica nell’industria di processo.

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Il biogas è un combustibile naturale, ma per essere impiegato negli impianti di cogenerazione richiede allora uno speciale trattamento che provveda alla sua deumidificazione. Questo viene fatto con speciali sistemi composti da chiller e da scambiatori di calore a fascio tubiero, appositamente progettati per il tipo di applicazione, che raffreddano e deumidificano il biogas con una miscela di acqua glicolata molto fredda.

In pratica il biogas proveniente dai digestori entra nel sistema a temperature di circa 35-40° C, e deve essere portato a temperature di circa 4-5° C, per eliminare quanta più umidità possibile contenuta nel gas. Per ottenere questo raffreddamento si impiegano chiller a temperatura molto bassa, vicino al punto di congelamento, ovvero +1° C o +2° C.

All’uscita dello scambiatore si ottiene quindi del biogas con un grado di umidità relativa al 100%, ma con un contenuto assoluto di umidità estremamente basso. Vi sono poi solitamente installati all’uscita dello scambiatore dei separatori di condense, in sostanza delle grosse taniche dove le condense vengono raccolte. Inoltre ancora più a valle del sistema ci sono dei filtri, che provvedono a una ulteriore filtrazione del biogas, pronto quindi a essere immesso all’interno del motore.

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Esistono però anche macchine con potenze molto più contenute che consentono di lavorare sia per applicazioni di condizionamento che per applicazioni di processo nell’industria, potendo raggiungere temperature fino a -10° C.

Sono macchine prodotte da Robur, azienda italiana che diversi anni fa acquisì il brevetto da una compagnia americana. Si tratta sostanzialmente di gruppi frigoriferi ad assorbimento di piccola taglia. In versione standard queste macchine prevedono un bruciatore a fiamma diretta che provvede a fornire il calore necessario a innescare il ciclo termico, e quindi produrre il freddo.

Un’idea molto interessante che mi ha affascinato è quella di sfruttare dei cascami termici provenienti da lavorazioni industriali per attivare lo stesso ciclo. L’azienda ha in pratica modificato la macchina per realizzare all’interno una sorta di scambiatore di calore, che consente di utilizzare cascami termici derivati da produzione, da vapore esausto, da olio diatermico a fine lavorazione, con pertanto un notevole risparmio energetico.

Interessante è infatti qui applicare il recupero di calore per produrre freddo, sfruttando energia che altrimenti andrebbe persa e dissipata.
L’unico limite che vedo in questa applicazione è che servono cascami termici a temperature piuttosto elevate, tra i 190° C e i 220° C.
Non è facile trovare calore di scarto a questa temperatura, ma laddove fosse disponibile la soluzione è sicuramente estremamente interessante nonché intrigante.

Penso naturalmente ad applicazioni dove si abbia una continua generazione di calore a perdere, per consentire una continua generazione di freddo. Soluzione che potrebbe quindi risultare molto interessante in tantissime applicazioni industriali, come ad esempio legata ai fumi di scarico da cogenerazione o anche applicazioni legate a fumi da acciaierie e lavorazione del metallo, dove è disponibile parecchia energia di alta qualità, ovvero ad alta temperatura.

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Una pompa di calore è difatti una macchina termica che trasferisce calore da una sorgente più fredda a una sorgente a temperatura più alta. Ciò avviene grazie a un ciclo di cambi di stato di un fluido, che può anche essere l’aria esterna, impiegando un compressore, scambiatori di calore in un evaporatore e in un condensatore, e una valvola di espansione. Oltre che per riscaldamento, le pompe di calore sono inoltre reversibili, in grado pertanto di produrre acqua o aria refrigerata per il raffrescamento estivo.

Ma ecco le 10 regole dell’Enea per affrontare la stagione fredda consumando energia in maniera efficiente e intelligente:

1- Effettuare la manutenzione degli impianti. È la regola numero uno, sia per motivi di sicurezza sia per evitare sanzioni: un impianto ben regolato consuma e inquina meno. Chi non effettua la manutenzione del proprio impianto rischia una multa a partire da 500 euro.
2 – Controllare la temperatura degli ambienti. Scaldare troppo la casa fa male alla salute e alle tasche: la normativa consente una temperatura fino a 22 gradi, ma 19 gradi sono più che sufficienti a garantire il comfort necessario. Inoltre, per ogni grado abbassato si risparmia dal 5 al 10% sui consumi di combustibile.
3 – Attenti alle ore di accensione. Il tempo massimo di accensione giornaliero è indicato per legge e cambia a seconda delle 6 zone climatiche in cui è suddivisa l’Italia. Per i comuni in fascia ‘E’, ad esempio, è consentito fino a un massimo di 14 ore.
4 – Installare pannelli riflettenti tra muro e termosifone. È un ‘trucco’ semplice, ma molto efficace per ridurre le dispersioni di calore.
5 – Schermare le finestre durante la notte. Chiudendo persiane e tapparelle o mettendo tende pesanti si riducono le dispersioni di calore verso l’esterno.
6 – Fare il check-up alla propria casa. L’isolamento termico su pareti e finestre dell’edificio è un aspetto da non trascurare: se la costruzione è stata completata prima del 2008, probabilmente non rispetta le attuali normative sul contenimento dei consumi energetici e conviene valutare un intervento per isolare le pareti e sostituire le finestre. Con i nuovi modelli che disperdono meno calore il beneficio può essere doppio: si riducono i consumi di energia fino al 20% e si può usufruire degli ecobonus, la detrazione fiscale del 65%.
7 – Impianti di riscaldamento innovativi. Se l’impianto ha più di 15 anni, conviene valutarne la sostituzione ad esempio con le nuove caldaie a condensazione o a biomasse, le pompe di calore, o con impianti integrati dove la caldaia è alimentata con acqua preriscaldata da un impianto solare termico e/o da una pompa di calore alimentata con un impianto fotovoltaico. Per l’installazione si può usufruire della detrazione fiscale del 65% in caso di intervento complessivo di riqualificazione energetica o del 50% per una semplice ristrutturazione edilizia.
8 – Evitare ostacoli davanti e sopra i termosifoni. Collocare tende o mobili davanti ai termosifoni o usare i radiatori come asciuga biancheria disperde calore ed è fonte di sprechi. Attenzione, inoltre, a non lasciare troppo a lungo le finestre aperte: per rinnovare l’aria in una stanza bastano pochi minuti e si evitano inutili dispersioni di calore.
9 – Installare i cronotermostati. Un aiuto al risparmio arriva dai moderni dispositivi elettronici che consentono di regolare temperatura e tempo di accensione in modo da mantenere l’impianto in funzione solo quando si è in casa.
10 – Applicare valvole termostatiche. Queste apparecchiature servono a regolare il flusso dell’acqua calda nei termosifoni, consentendo di mantenere costante la temperatura impostata e concentrare il calore negli ambienti più frequentati. Inoltre, permettono di evitare sprechi abbattendo i costi in bolletta fino al 20%. Le termovalvole usufruiscono di una detrazione fiscale del 50% se installate durante una semplice ristrutturazione edilizia o del 65% per interventi di efficientamento energetico e/o per la sostituzione di una vecchia caldaia con una ad alta efficienza.

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Il potenziale per le soluzioni di cogenerazione in Italia è ancora molto grande e da sfruttare, e fa pertanto piacere vedere che la ricerca avanza anche in quest’ambito, che offre davvero grandi opportunità in termini di efficienza energetica sia per applicazioni industriali che su utenze medio-piccole, pmi o utenze domestiche grazie alla micro-cogenerazione e reti di teleriscaldamento.

La cogenerazione, o CHP, consiste nella generazione combinata di elettricità e di calore, tramite recupero di calore da acqua di raffreddamento nelle camicie del motore e da fumi esausti ad alta temperatura provenienti dalla combustione di una fonte primaria, mediante scambiatori di calore. I motori primari possono essere di vario tipo, motori a combustione interna, turbine a gas o a vapore, e nelle soluzioni più avanzate turbogeneratori ORC, microturbine, impianti con celle a combustibile o motori Stirling. Accanto ai combustibili di origine fossile, la cogenerazione sfrutta quindi biogas e biomasse, come anche l’idrogeno nelle tecnologie a celle a combustibile.

Tempco ha all’attivo numerose applicazioni e installazioni nel settore CHP, fornendo scambiatori/condensatori in materiali resistenti alla corrosione, tipicamente acciaio inox, radiatori di dissipazione ad alta efficienza e torri evaporative per il raffreddamento dei condensatori ad acqua. Le soluzioni Tempco trovano impiego in diverse fasi del ciclo di cogenerazione:

– Moduli di recupero termico (T RECOGEN)
– Sistemi di dissipazione (T FIN ENGINE)
– Trattamento del biogas (T RECOGEN BIO)
– Preriscaldamento biodiesel (T START ENGINE)

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Una particolare applicazione sviluppata di recente ci ha impegnati nella realizzazione e fornitura di speciali centraline di termoregolazione per test di un sistema di produzione di energia alternativa con motore Stirling.

I motori Stirling trovano applicazione nel processo di gassificazione per produzione di energia da biomasse. Si tratta di una tipologia alternativa di motore, con funzionamento ad aria calda e combustione esterna a ciclo chiuso, che sfrutta la differenza di temperatura tra il punto caldo e il punto freddo di un gas, impiegato come fluido termodinamico. La pulsazione ciclica indotta viene trasformata in moto alternato da pistoni. Scambiatori di calore vengono interposti nel flusso del fluido tra punto caldo e freddo per incrementare l’efficienza del ciclo.

La centralina in questione che abbiamo studiato e fornito offre la possibilità di modulare i seguenti parametri:

– potenza di riscaldamento tramite tiristori
– portata olio diatermico tramite inverter
– capacità di raffreddamento tramite valvola modulante

Tutte le centraline di termoregolazione sviluppate da Tempco sono inoltre disponibili anche in esecuzioni speciali, Atex e con tensioni standard e speciali, anche per il mercato USA.

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