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LEZIOE 23: BIOENERGIE - Coggle Diagram

- - - - da fanghi
      - da deiezioni animali
      - da rifiuti
      - da attività agricole e forestali
    - - da oli vegetali
      - da bioliquidi
    - - da rifiuti urbani
      - da sottoprodotti agricoli
  - - - “carburanti liquidi o gassosi per i trasporti ricavati dalla biomassa”
    - - “gas ottenuto a partire da fonti rinnovabili avente caratteristiche e condizioni di utilizzo corrispondenti a quelle del gas metano e idoneo alla immissione nella rete del gas naturale”
    - - “combustibili liquidi per scopi energetici diversi dal trasporto, compresi l'elettricità, il riscaldamento ed il raffreddamento, prodotti dalla biomassa”
  - - - PROCESSI DI PRODUZIONE
        
        BIOCOMBUSTIBILI
        
        CONVERSIONE
        
        BIOENERGIA
  - - - 35,9% biomasse solide
      - 21,5% bioliquidi
      - 42,6% biogas
      - Particolarmente rilevante, nel periodo recente, risulta la dinamica di crescita della produzione da biogas, passata da 1.447 GWh del 2007 a 8.124 GWh nel 2021
  - - - Nel 2021 l’energia termica complessiva ottenuta in Italia dall’impiego della biomassa solida per riscaldamento ammonta a poco meno di 300.000 TJ (corrispondenti a 7,2 Mtep), in crescita del +6,8% rispetto all’anno precedente
  - - - biodegradabilità
      - sottoprodotti a basso valore aggiunto che possono essere valorizzati in altri processi
      - bilancio di CO2 ridotto
      - prezzi competitivi
      - risorse endogene
      - filiere ad alta intensità di manodopera (aumento posti di lavoro)
    - - Esigenze logistiche significative
      - Produzione legata a fattori climatici/ambientali
      - Filiere di approvvigionamento articolate
      - Disponibilità discontinua
      - Grandi aree per la coltivazione
      - Volatilità dei prezzi
      - Emissioni in atmosfera penalizzanti rispetto ad altre fonti rinnovabili
      - Filiere ad alta intensità di manodopera (aumento costi)
      - bassa densità energetica
  - - - L’idrogeno rispetto agli altri combustibili possiede la più alta densità energetica in riferimento alla massa (34.155 kcal/kg) ma la più bassa rispetto al volume (0,0899 kg/m³), fatto quest’ultimo che costituisce la principale difficoltà per la sua distribuzione
    - - L'idrogeno è una forma secondaria di energia prodotta utilizzando fonti di energia primarie
    - - È praticamente inesistente allo stato puro sulla superficie e nel sottosuolo terrestre
        
        E’ il terzo elemento più abbondante (15,4% del totale degli atomi) sulla terra sotto forma di acqua e materia organica
    - - PROCESSI:
        
        PROCESSI ELETTRONICI:
        
        elettrolisi dell'acqua
        
        PROCESSI FOTOLITICI:
        
        processo fotocatalitico
        
        processo fotochimico
        
        processo fotobiologico
        
        PROCESSI TERMICI a partire da:
        
        carbone
        
        petrolio
        
        gas naturale
        
        dalle biomasse e dai rifiuti organici
      - I COLORI DELL'IDROGENO:
        
        BLU
        
        VIOLA
        
        GRIGIO
        
        VERDE
        
        NERO
        
        slide 21 spiegazione
    - - L'idrogeno può essere accumulato anche se le sue caratteristiche chimico- fisiche rendono tale accumulo assai complicato e costoso
      - La problematica dell'accumulo di idrogeno è particolarmente importante in quanto un sistema di accumulo efficiente permette, disaccoppiando temporalmente la fase di produzione e quella di utilizzo, di ottimizzare l'assetto di impianto parzializzando opportunamente i processi di produzione di energia elettrica e di idrogeno in funzione dei massimi ritorni economici
      - Le problematiche legate all'accumulo riguardano essenzialmente:
        
        i flussi energetici legati all'accumulo e al successivo utilizzo dell'idrogeno
        
        i problemi di sicurezza connessi alla presenza di stazioni di stoccaggio di notevoli dimensioni
        
        la capacità di stoccaggio
      - IMMAGAZZIMENTO DELL'H2:
        
        STATO LIQUIDO:
        
        a -252,77°C (20,39K)
        
        STATO SOLIDO IDRURO DI METALLICO:
        
        MgH2 o NaBH4
        
        FORMA GASSOSA:
        
        Compresso a 20-25 MPa in contenitori di circa 50 L o a 50-60 Pa e conservato in cave naturali
      - TRASPORTO:
        
        via mare o su rotaia in container detti "cryo" in cui viene mantenuto alla temperatura di -235°C
        
        Pipelines
    - - L'idrogeno può essere convertito in energia elettrica e calore utilizzando sistemi convenzionali basati sulla combustione o sistemi di celle a combustibile (Fuel cells)
      - Le celle a combustibile alimentate con idrogeno sono convertitori elettrochimici di energia molto efficienti e "puliti" che possono essere adattati ad un'ampia gamma di utilizzi, quali la cogenerazione, la propulsione di veicoli e in dispositivi a basso consumo di energia
      - Sono allo studio piccoli stack di celle a combustibile e sistemi cogenerativi completi di diverse tipologie
      - In particolare, da anni, si svolge attività di caratterizzazione di celle a carbonati fusi (MCFC) e ad elettrolita polimerico (PEM). Sono inoltre programmate attività in campo su sistemi a celle a combustibile ad elettrolita polimerico ad alta temperatura (HTPEM) alimentati con biogas e prove di laboratorio su sistemi ad ossidi solidi (SOFC)
      - APPLICAZIONI:
        
        IMPIANTI FISSI DI PRODUZIONE DI ENERGIA
        
        ALIMENTAZIONE DI DISPOSITIVI MOBILI
        
        AUTOTRAZIONE
      - pro e contro SLIDE 29
    - - Benzina ha 3000x la densità energetica* dell’idrogeno
      - Per questi motivi non si brucia l’idrogeno
      - Metano ha 3x la densità energetica* dell’idrogeno
    - - può giocare un ruolo fondamentale nel sistema delle energie rinnovabili e nella mobilità del futuro
      - è considerato un facilitatore nella transizione energetica verso le energie rinnovabili e un carrier energetico che trova applicazioni in vari settori diversi
      - può essere utilizzato sia per sostenere la transizione energetica (ruolo strutturale) sia per ridurre le emissioni di CO2 (azione energetica diretta)
      - RUOLI:
        
        RUOLO ENERGETICO DIRETTO:
        
        Decarbonizzazione dell’energia nel settore industriale
        
        Decarbonizzazione dell’energia termica ed elettrica in edilizia
        
        Decarbonizzazione dei trasporti
        
        Fornitura di materie prime pulite
        
        RUOLO STRUTTURALE:
        
        Facilitazione dei sistemi a fonti rinnovabili
        
        Fornisce strutture di lungo periodo per l’immagazzinamento dell'energia, permettendo un’integrazione su larga scala dell’energia elettrica da fonti rinnovabili non programmabili nel sistema energetico
        
        Permette la distribuzione dell’energia
        e può rappresentare un sistema di compensazione per aumentare la resilienza del sistema energetico