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Impianti di Riscaldamento a corredo biogas

Il biogas è un’importante fonte alternativa utilizzata per produrre energia rinnovabile. Caratterizzato da un elevato potere calorifico, può essere convertito anche in elettricità.

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Il biogas si presenta come una miscela di vari tipi di gas composti principalmente da metano, prodotti dalla fermentazione batterica in anaerobiosi (assenza di ossigeno) dei residui organici provenienti da residui vegetali o animali.

I residui possono avere origini diverse. Possono provenire dall’agro-industria (“trinciato di mais, sorgo o altre colture), dell’industria alimentare (farine di scarto o prodotti scaduti”) o dall’industria zootecnica (“reflui degli animali o carcasse”).

Non è raro, inoltre, che per produrre “biomassa”, vengano utilizzate colture come grano, mais, bietole e sorgo.

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L'impianto

Un impianto a biogas ha il compito di convertire risorse – d’origine animale, ma anche chimiche – in energia, nel pieno rispetto dell’ambiente. L’energia creata, in seguito, sarà immessa nella rete nazionale o in un cogeneratore.

Tradizionalmente, negli impianti di biogas, il diverso materiale organico viene dapprima attaccato da dei batteri e poi digerito; in questa fase che viene generato il biogas che, in seguito al processo di combustione (che avviene in un apposito generatore) produce calore ed energia.
Attualmente, gli impianti di biogas presentano svariate configurazioni impiantistiche, in funzione non solo alla tipologia di biomassa trattata, ma anche a seconda dell’utilizzo dei biogas prodotti.
Senza entrare in dettagli tecnici, ricordiamo che è possibile assimilare gli impianti a 3 distinte tipologie:

  • Impianto a canale tipo plug-flow o flusso a pistone.
  • Impianto cilindrico tipo up-flow miscelato.
  • Impianto tipo super-flow per biomasse super dense.
  • Impianto tipo super-flow per biomasse super dense.

L'impianto 2

Negli ultimi anni, si è assistito alla grande diffusione di impianti di produzione di biogas da reflui zootecnici.
Al di fuori dell’ambito zootecnico è possibile ottenere biogas anche da discarica: ossia, prodotto dalla “decomposizione delle frazione organica dei rifiuti solidi urbani”.

Un impianto biogas atto alla depurazione di reflui in loco, è costituito da:

  • Serbatoio: accoglie la biomassa. Periodicamente viene riempito con nuova biomassa allo scopo di “aumentare la percentuale di umidità della sostanza organica di partenza si aggiunge solitamente un minimo d’acqua”.
  • Dispositivo di regolazione della portata: permette al refluo di entrare “per gravità” nell’impianto.
  • Miscelatore: è indispensabile per assicurare una certo livello di omogeneità del liquame ed evitare la formazione di sedimenti.
  • Digestore anaerobico: dev’essere chiuso ermeticamente e coibentato; è qui che “il liquame precipita nella parte inferiore, mentre il biogas gorgoglia verso la parte superiore.
  • Recipiente esterno: che convoglia il liquame digerito.
  • Serbatoio finale di stoccaggio.


Gran parte dei primi impianti di biogas utilizzavano un tradizionale sistema di alimentazione della biomassa attraverso “coclee” installate a partire dal cassone di stoccaggio.

Questo particolare sistema, però risultava problematico per una serie di motivi (tra cui: “il vincolo della vicinanza ai digestori e la difficoltà di trasporto di alcune biomasse, come il letame o la pollina, o biomasse ad alta percentuale di umidità facilmente soggette a impaccamento o abrasione con conseguenti continue azioni di manutenzione”).
La soluzione a questi inconvenienti è arrivata dall’utilizzo di un sistema di pompaggio che non distingue la tipologia di biomassa utilizzata e permette di usufruire di una tecnologia in grado di “pompare sia liquidi che prodotti pastosi, come i fanghi disidratati negli impianti di depurazione”.

Mediante una “fase di premiscelazione tra la biomassa e la fase liquida all’interno della tramoggia con coclea”, ogni pompa è in grado di alimentare gestori diversi, posti anche a grande distanza; inoltre favorisce, con un certo anticipo, l’azione batterica e, di conseguenza, la produzione del biogas.
Scegliere un sistema di pompaggio di ultima generazione significa abbattere non solo i costi di gestione, ma anche quelli manutenzione: questa tecnologia, infatti, ad oggi risulta essere incredibilmente compatta e flessibile e riesce a garantire la massima affidabilità funzionale.

Cogenerazione

Il biogas può essere trasformato in energia e in calore. La trasformazione avviene secondo due modalità:

  • Combustione in cogeneratori per la produzione di energia elettrica e di energia termica.
  • Combustione in caldaia, per la produzione di sola energia termica.


Per quanto riguarda la produzione di elettricità e calore in cogenerazione, va sottolineato che la più diffusa configurazione impiantistica vede protagonista l’abbinamento tra un motore a combustione interna, in cui l’energia meccanica viene trasformata da un generatore in energia elettrica, e un sistema di recupero del calore di scarto per la produzione di energia termica.

Le “taglie” dei cogeneratori (che ricordiamo sono misurate in “kW elettrici di potenza,”) dipendono non solo dalle dimensioni dell’impianto di digestione, ma anche dalla quantità di biomassa trattata.
Gran parte dei cogeneratori a biogas presenti su territorio italiano sono caratterizzati da potenze elettriche “inferiori a 1 megawatt (1.000 kW); di questi, circa la metà non supera i 100 kW”.
Un processo di digestione efficace deve poter contare su specifiche temperature di esercizio (generalmente comprese tra i 30-40 °C).
Parte del calore prodotto può essere utilizzato anche per soddisfare fabbisogni termici aziendali.

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