La biomassa vegetale è la materia che costituiscele piante. L’energia in essa contenuta è energia solare immagazzinata durante la crescita per mezzo della fotosintesi clorofilliana. Per questo motivo le biomasse, se utilizzate all’interno di un ciclo continuo di produzione utilizzazione, sono una risorsa energetica rinnovabile e rispettosa dell’ambiente.

La conversione termochimica dell’energia presente nelle biomasse vegetali può essere ottenuta con diversi processi, quali la combustione, la pirolisi e la gassificazione.

La combustione è il processo più tradizionale, per essere efficiente richiede la riduzione del contenuto d’acqua della biomassa, riduzione che in genere viene ottenuta essiccando i prodotti al sole. Ad esempio l’energia prodotta dalla combustione di 1 kg di legno secco è di circa 1.25X107 J. Se partiamo però da un prodotto con il 10% di materia secca, possiamo stimare che per far evaporare 9 kg di acqua necessitiamo di circa 2.2X107 J, da ciò si deduce che il processo di combustione è utilizzabile solamente se partiamo da prodotti aventi il più basso grado di umidità possibile, e comunque l’essicazione deve avvenire attraverso l’azione del sole, che rende il processo economicamente conveniente

La combustione della legna da ardere è tuttora la forma più diffusa di uso delle biomasse per il riscaldamento domestico. Data la necessità di carica manuale dei ciocchi, le caldaie a legna hanno una potenza limitata a qualche decina di kW, e trovano l’impiego ottimale per il riscaldamento di case isolate comprendenti uno o pochi appartamenti.

Un impianto basato su tecnologie avanzate è costituito dai seguenti componenti:

  • Caldaia a fiamma inversa
  • Accumulatore inerziale del calore
  • Bollitore per acqua calda sanitaria
  • Centralina di controllo

Le caldaie a fiamma inversa sono così chiamate per la posizione della camera di combustione, situata al di sotto del vano nel quale viene caricata la legna.

Si tratta generalmente di caldaie provviste di una ventola per la circolazione forzata dell’aria comburente. In alcuni modelli (ad aria soffiata), la ventola è posta sul lato anteriore della caldaia e spinge l’aria all’interno facendola fluire attraverso il combustibile fino allo scarico dei fumi. In altri modelli la ventola è situata posteriormente sulla bocca di uscita dei fumi e aspira i gas combusti creando una depressione in caldaia che consente il richiamo dell’aria comburente dall’esterno. Una parte dell’aria (primaria) viene introdotta in caldaia immediatamente sopra la griglia sulla quale è appoggiata la legna. L’aria primaria consente l’avvio della combustione (fase di gassificazione), con formazione di uno strato di braci a contatto della griglia e lo sviluppo di gas combustibili derivanti dalla pirolisi del legno (soprattutto monossido di carbonio e idrogeno). I gas sprigionati vengono trascinati in basso attraverso la griglia e giungono nella camera sottostante, dove l’aggiunta dell’aria secondaria consente il completamento della combustione. Fattori essenziali per ottenere una combustione ottimale sono una giusta quantità di aria, temperatura e turbolenza elevate nella camera di combustione, e la permanenza dei gas caldi nel focolare per un tempo sufficiente al completamento delle reazioni termochimiche di combustione. L’inversione della fiamma consente di ottenere una combustione progressiva  della legna, che non prende totalmente fuoco nel vano di carico ma brucia solamente quando giunge in prossimità della griglia. Questo fa sì che la potenza erogata dalla caldaia sia più stabile nel tempo, e che la combustione possa essere meglio controllata, aumentando considerevolmente il rendimento e riducendo le emissioni inquinanti. I modelli più avanzati  si avvalgono di  sistemi di regolazione a microprocessore, e raggiungono rendimenti termici oltre il 90%. Tra le innovazioni più significative, presenti anche in modelli di piccola potenza, vi è la regolazione dell’aria di combustione in base al fabbisogno di ossigeno, misurato nei fumi con apposita sonda (sonda lambda). La regolazione lambda consente di aggiustare e ottimizzare costantemente la quantità di aria durante l’intero ciclo di funzionamento della caldaia a legna, dall’accensione iniziale fino all’esaurimento del combustibile.

 

Le caldaie a cippato utilizzano legno vergine ridotto in piccoli pezzi della dimensione di qualche centimetro, caricato automaticamente per mezzo di appositi dispositivi meccanici. Il combustibile è costituito da materiali di diversa origine, quali potature sminuzzate, scarti di segheria o biomasse derivanti dalle attività selvicolturali (taglio del bosco ceduo, diradamenti, tagli di conversione, ecc.). Gli impianti a cippato sono totalmente automatizzati e non hanno limiti dimensionali, potendo raggiungere potenze anche di diversi MW termici. I rendimenti e il comfort sono gli stessi delle caldaie a gas/gasolio. Per le caratteristiche di automazione e risparmio di esercizio, gli impianti a cippato sono particolarmente indicati per il riscaldamento di edifici di dimensioni medie o grandi, quali alberghi, scuole, condomini, ospedali e centri commerciali. Un impianto di riscaldamento a cippato è costituito dai seguenti componenti:

 

  • Caldaia;
  • Contenitore o apposito locale (silo) per lo stoccaggio del cippato;
  • Sistema di movimentazione del combustibile;
  • Centralina di regolazione;
  • Eventuale accumulatore inerziale e bollitore per acqua sanitaria;

 

 

Poiché il caricamento del combustibile in caldaia  avviene in modo automatico, è necessario che accanto al locale caldaia venga predisposto un locale (silo) per lo stoccaggio del combustibile. Al fine di facilitare le operazioni di scarico del cippato dai mezzi di trasporto, il silo è situato spesso al di sotto del piano stradale. Dal silo di alimentazione il cippato viene estratto automaticamente e convogliato, per mezzo di una coclea dosatrice, nella caldaia, dove avviene la completa combustione mediante l’immissione di aria primaria e secondaria.

 

 

Il pellet è un combustibile costituito da legno vergine essiccato e pressato in piccoli cilindretti, senza alcuna aggiunta di additivi. Il peso specifico del pellet sfuso è di circa 6-700 kg/m3, molto più elevato di quello di altri combustibili legnosi non pressati (cippato, trucioli). Il potere calorifico raggiunge le 4200 kcal/kg, con una densità energetica di 3000 – 3400 kWh/m3.

A causa della forma cilindrica e liscia e delle piccole dimensioni, il pellet tende a comportarsi come un fluido, il che agevola la movimentazione del combustibile e il caricamento automatico delle caldaie. Il trasporto può avvenire con autobotti, dalle quali il pellet viene pompato direttamente nel serbatoio di stoccaggio dell’impianto. Commercialmente il pellet è reperibile in sacchetti da 15 kg, utilizzati soprattutto per stufe, caminetti e piccole caldaie con serbatoio da caricare a mano o insacconi da 800 – 1000 kg (“big bags”), utilizzabili mediante inserimento di una coclea o in impianti dotati di silo di stoccaggio interrato.

L’elevata densità energetica e la facilità di movimentazione rendono il pellet il combustibile vegetale più indicato per impianti di riscaldamento automatici di tutte le dimensioni. Il pellet di legno può essere utilizzato nelle caldaie a cippato oppure in caldaie appositamente progettate. E’ anche possibile utilizzare il pellet in alcuni modelli di caldaie a gasolio, per mezzo di speciali bruciatori.

Un impianto di riscaldamento a pellets è costituito dai seguenti componenti:

  • Caldaiaerbatoio del pellet
  • Sistema di alimentazione del pellet
  • Centralina di regolazione
  • Eventuale accumulatore inerziale e bollitore per acqua sanitaria

 Anche le caldaie a pellets, come quelle a cippato, richiedono un contenitore per lo stoccaggio del combustibile situato in prossimità della caldaia. Da qui una coclea lo preleva e lo trasporta in caldaia, ove avviene la combustione. I bruciatori per pellet da utilizzare in caldaie a gasolio si applicano sulla parte anteriore della caldaia. Essi vengono alimentati dall’alto e bruciano il pellet sviluppando una fiamma orizzontale che si proietta nella caldaia, al pari di quanto avviene negli impianti a gasolio. In tutti i casi l’accensione è automatica e molto rapida, per mezzo di una resistenza elettrica. Nei sistemi più avanzati la regolazione dell’aria comburente e del flusso di combustibile vengono effettuate automaticamente ad opera di un microprocessore. Queste caratteristiche di semplicità d’uso e di automazione conferiscono agli impianti di riscaldamento a pellets un elevato livello di comfort.

 

 

 

 

 

[FONTE: ENERGYEXPERT]