Caldaie biomassa

Le caldaie biomassa


Tutti noi abbiamo una caldaia in casa o nel nostro condominio, ma difficilmente sapremo definire con esattezza cos’è una caldaia. Ovviamente tutti sappiamo che a caldaia ha la funzione di distribuire il calore e quindi riscaldare gli ambienti, e ciò di solito avviene per mezzo di un circuito di tubature che contengono acqua o aria. Con la diffusione di impianti centralizzati è inoltre sempre più frequente l’utilizzo della caldaia per il riscaldamento dell’acqua dell’impianto sanitario.
Ecco quindi che la caldaia è un apparecchio costituito da un recipiente al quale viene applicato del calore, al fine di riscaldare il liquido in essa contenuto - di solito acqua - distribuirlo in un circuito di tubature e provvedere al riscaldamento di ambienti.
Se, durante il riscaldamento dell’acqua l’obiettivo finale è la produzione di vapore, si parla di generatore di vapore (parlare di caldaia saprebbe inesatto).
Ma come si alimenta una caldaia? L’alimentazione delle caldaie nel corso dei secoli è andata cambiando: un tempo si utilizzava il legno, poi si è passati al carbone (rivoluzione industriale), mentre nell’epoca attuale si utilizzano combustibili liquidi. Differenti alimentazioni comportano ovviamente differenti rese, differenti consumi e differenti caratteristiche della caldaia.
Quale che sia il tipo di alimentazione, la caldaia è sempre composta da tre elementi: focolare, camino e circuito di tubi.
Il focolare, è detto anche bruciatore. Il bruciatore si trova nella camera di combustione, nella quale avviene appunto la combustione del combustibile, grazie alla reazione tra carbonio in esso contenuto e ossigeno contenuto nell’aria. Molto spesso sotto la griglia del focolare troviamo un apposito recipiente contenenti le ceneri del combustibile. Ciò non avviene con le caldaie a pellet, in cui la cenere è eliminata con i gas di scarico.
Il camino, serve a disperdere i prodotti di combustione, e di fatto è un condotto che collega la caldaia all’esterno.
Il circuito di tubi collega i tubi di fumo al focolare, e i tubi contenenti acqua ai corpi cilindrici. Non è in genere presente nelle caldaie da riscaldamento.
Esistono in commercio tantissimi tipi di caldaie, possiamo comunque tentare una classificazione.
In generale le caldaie possono essere differenziate sulla base del tipo di combustibile utilizzato (a combustibile solido, a combustibile liquido, a recupero), in base alla pressione di esercizio massima, in base alla circolazione dell’acqua (forzata, assistita, naturale) sulla base del profilo di circolazione dell’acqua o dei fumi, in base alla produzione massima di vapore.
Quanto all’istallazione avremo caldaie ad istallazione fissa, ad istallazione semifissa, caldaie locomobili, caldaie locomotive. Quelle che abbiamo di solito in casa sono caldaie fisse, installate in modo permanente in un punto definito. Se abbiamo invece a che fare con caldaie facilmente smontabili parleremo di caldaie semifisse.

Una tipologia di caldaia a sé è la caldaia a fiamma inversa, un tipo di caldaia a biomassa, in cui la fiamma invece che svilupparsi verso l’alto, si sviluppa in direzione opposta ossia verso il basso. Per fare ciò è necessario che la caldaia sia dotata di particolari accorgimenti che consentano una corretta aspirazione atmosferica oppure siano dotati di ventilatori o elettroventilatori.

Il maggiore vantaggio è quello di poter riempire tutto il focolare di legna, senza che venga bruciata tutta insieme. Questa viene consumata in alcune ore, ed è opportuno accumularne il calore prodotto in un proporzionato accumulatore termico che permette, inoltre, di rilasciare calore all'impianto di riscaldamento ad intermittenza ed ad una temperatura più bassa di quella di lavoro.

Le caldaie a biomassa
La caldaia a biomassa è un tipo particolare di caldaia alimentata a sostanze di tipo organico, vegetale o animale. La biomassa di solito è destinata a fini energetici o alla produzione di ammendante agricolo.
Particolarmente apprezzate, le biomasse rientrano tra le energie cosiddette rinnovabili, poiché il tempo di sfruttamento della sostanza è paragonabile a quello di rigenerazione della stessa.
Per poter parlare di biomassa è però necessario che la sua “produzione” sia sostenibile da un punto di vista ambientale. Ad esempio se parliamo di legnami, è necessario che questi provengano da pratiche aventi impatto ambientale trascurabile o nullo (es. le operazioni di manutenzione boschiva). Un ulteriore vantaggio che offre la biomassa è che quando la stessa viene bruciata, produce sì anidride carbonica, uno dei principali gas responsabile dell’effetto serra, tuttavia, la stessa quantità di anidride carbonica viene assorbita dall’atmosfera durante la crescita della biomassa. Impatto zero significa che fino a quando le biomasse bruciate saranno rimpiazzate con nuove biomasse, l’immissione netta di anidride carbonica nell’atmosfera sarà pari a zero. La biomassa potrà essere utilizzata come combustibile così com’è oppure trasformati in combustibili solidi, liquidi o gassosi.

Esempi di biomasse:

  • scarti di lavorazioni agricole e della silvicoltura;

  • scarti dei prodotti agro-alimentari destinati all’alimentazione umana o alla zootecnia;

  • residui di lavorazione , non trattati, di legno e carta;

  • prodotti organici derivanti dall’attività biologica degli animali e dell’uomo.

  • essenze espressamente.

In sostanza, le principali filiere di produzione delle biomasse sono tre: quella legata alla produzione del legno, quella legata al mondo agricolo, quella legata a scarti e rifiuti.
Per estensione, si parlerà di biocombustibili (combustibili derivati da biomasse) e bioenergia (energia derivata dall’utilizzo di biocombustibili).

Le fonti di energia da biomassa sono quindi sostanze di origine animale e vegetale, (ma non i fossili!) da utilizzare come combustibili per la produzione di energia. Alcune biomasse non necessitano di subire trattamenti (è il caso della legna); altre biomasse, invece, come gli scarti vegetali o i rifiuti urbani devono essere opportunamente trattate.
Per fare qualche esempio, fermentando alcuni tipi di vegetali ricchi di zucchero si può ricavare l'etanolo o alcool etilico, che può essere utilizzato come combustibile per i motori a scoppio. Dai vegetali dai quali generalmente si produce olio, come il girasole, la soia o la colza, si può ottenere il materiale comunemente definito “biodisel”. Tra i biodisel più comuni, il bioetanolo, il bioidrogeno, gli oli vegetali, alcuni tipi di idrocarburi sintetici, il biodimetiletere.
Chiaramente, presupposto imprescindibile nella produzione della biomassa è il rapporto tra energia ottenuta ed energia che si è dovuto impiegare per produrre la biomassa. Quando quest’ultima è superiore all’energia ottenibile, è chiaro che la biomassa non sarà conveniente.
Per quanto riguarda i rifiuti vegetali e liquami di origine animale, la biomassa viene prodotta tramite processo di fermentazione anaerobica. La biomassa viene chiusa in un contenitore, chiamato digestore; al suo interno si sviluppa il biogas (per mezzo dell’intervento di preziosi microrganismi).
Superata la necessaria fase depurativa si otterrà un vero e proprio combustibile, da utilizzare come carburante, per il riscaldamento o per la produzione di energia elettrica.

Biomassa secca e legna ecologica
Oltre alle biomasse derivate dalla fermentazione dei rifiuti, sta assumendo un ruolo sempre più importante la biomassa derivata da legna ecologica e la biomassa secca. Si possono infatti definire prodotti biologici perché derivano da sfruttamenti razionali delle foreste e delle risorse boschive. Ovviamente, per essere davvero ecologica, la biomassa secca deve avere specifiche caratteristiche. Segnaliamo qui le principali.
La biomassa non deve aver avuto nulla a che fare con alberi vivi, ossia deve derivare dall’abbattimento di piante già morte. Sì quindi a rametti, foglie, potature di aprchi e giardini, scarti di lavorazioni. Anche la lavorazione dovrà essere ecologica, ossia con l’ausilio di seghe a mano o elettriche, di accette, machete, scuri, o scippatrici elettriche. Deve essere assicurata la salvaguardia di alberi secolari, protetti, storici. Deve essere assicurata una adeguata retribuzione ai lavoratori, e l’assenza di spese aggiuntive energetiche relative al trasporto della biomassa stessa.
In Italia un uso diffuso delle biomasse provenienti da segatura delle segherie ed anche prodotte da ceppato di legni di scarso valore commerciale è tipico nelle regioni del Nord, in cui è particolarmente diffusa questo tipo di industria.
Sfortunatamente, oltre ai numerosi vantaggi, la biomassa ha anche alcuni limiti che in alcuni casi potrebbero scoraggiare l’utilizzo di caldaie biomassa.
Oltre, infatti, ad un ridotto potere calorifico, le biomasse sono caratterizzate da altri inconvenienti.
Innanzitutto le biomasse non sono disponibili in tutti i momenti dell’anno. Ciò è dovuto alla stagionalità di alcune colture, o alla stagionalità di alcune attività umane legate alla produzione delle biomasse (es. taglio del legname). Ciò comporta la necessità di disporre di grandi zone per lo stoccaggio del materiale prodotto. Inoltre, la resa per ettaro, non è molto elevata. Servono cioè grandissime aree di coltivazione di biomasse per una resa che, tutto, sommato è ancora contenuta.
Infine, sono in molti a sostenere che la combustione di biomasse, specie se legnosa, comporta elevate emissioni di anidride carbonica e altre sostante inquinanti, il che ridurrebbe a zero il vantaggio derivante dall’utilizzo di una fonte rinnovabile.

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