Biomasse
Caldaie a pellets - Legna - Solidi
Caratteristiche generali
Il pellets è un combustibile costituito da legno
vergine essiccato e pressato in piccoli cilindretti, senza alcuna aggiunta di
additivi. Il peso specifico del pellets 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 pellets 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 pellets viene pompato
direttamente nel serbatoio di stoccaggio dell’impianto. L’elevata densità
energetica e la facilità di movimentazione rendono il pellets il combustibile
vegetale più indicato per impianti di riscaldamento automatici di tutte le
dimensioni. Il pellets di legno può essere utilizzato nelle caldaie a cippato
oppure in caldaie appositamente progettate. E’ anche possibile utilizzare il
pellets in alcuni modelli di caldaie a gasolio, per mezzo di speciali bruciatori.
Componenti
Un impianto di riscaldamento a pellets è costituito dai
seguenti componenti:
- Caldaia;
- Serbatoio del pellets;
- Sistema di alimentazione del pellets;
- Centralina di regolazione
- Eventuale accumulatore inerziale e bollitore per acqua
sanitaria
Principio di funzionamento
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 pellets da utilizzare in caldaie a gasolio si
applicano sulla parte anteriore della caldaia. Essi vengono alimentati
dall’alto e bruciano il pellets 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.
Sistemi di sicurezza
L’elemento qualificante per la sicurezza di una caldaia a
pellets è costituito dai dispositivi contro il ritorno di fiamma dal bruciatore
verso il serbatoio. Il sistema più diffuso consiste nell’interporre un tratto
di caduta libera del pellets tra la coclea di trasporto e la caldaia.
Questo tratto è generalmente costituito da un tubo
flessibile. Altri sistemi prevedono serrande tagliafiamma o valvole stellari.
In caso di mancanza di corrente elettrica o di guasto della
pompa di circolazione, il rischio di ebollizione dell’acqua è molto minore
rispetto alle caldaie a legna, per la piccola quantità di combustibile presente
nel focolare. Tuttavia, poiché in molti casi le caldaie a pellets sono
predisposte anche per la combustione di legna da ardere e sono dotate di
scambiatore di calore di emergenza, è buona cosa allacciare questo a una presa
di acqua fredda e installare una valvola di sicurezza termica, come già
descritto per le caldaie a legna.
Installazione di una caldaia a pellets
Anche le caldaie a pellets sono tuttora soggette
all’anacronistico obbligo del vaso di espansione aperto, per il quale valgono
gli stessi accorgimenti già descritti per le caldaie a legna. Le prescrizioni
di legge per il locale caldaia sono le stesse che riguardano le caldaie a legna.
Le caldaie a pellets di piccola potenza sono dotate di un
serbatoio per il combustibile di capacità generalmente limitata a qualche
centinaio di litri. Nei sistemi più semplici questo contenitore viene caricato
a mano svuotandovi sacchetti di pellets. L’autonomia di funzionamento è in
questi casi di qualche giorno.
Per aumentare l’autonomia e quindi il comfort è opportuno
predisporre un silo di stoccaggio, nel quale il pellets viene scaricato
direttamente da una autobotte. In base al potere calorifico del pellets e ai
rendimenti di conversione, il consumo orario di combustibile alla potenza
nominale della caldaia è di circa 0,25 kg/h (0,35 dm3/h)
per kW.
Un silo di 10 mc conferisce pertanto circa 1500 ore di
autonomia di funzionamento a piena potenza per una caldaia da 20 kW. Se il silo
di stoccaggio è direttamente adiacente al locale caldaia, una normale coclea è
sufficiente per il trasporto del pellets in caldaia. Se invece il silo è situato
più lontano, fino a dieci metri e oltre dal locale caldaia, il trasporto può
essere effettuato con coclee flessibili o con sistemi pneumatici.
In ogni caso va posta la massima cura nel preservare il silo
di stoccaggio da infiltrazioni di acqua, che possono provocare il rigonfiamento
del pellets, fino a renderlo inservibile.
Combustibile
Il pellets è disponibile commercialmente in diverse forme:
- sacchetti da 15 kg, utilizzati soprattutto per stufe,
caminetti e piccole caldaie con
serbatoio da caricare a mano;
- sacconi da 800 – 1000 kg (“big bags”), utilizzabili
mediante inserimento di una
coclea o in impianti dotati di silo di stoccaggio interrato;
- sfuso, trasportato mediante apposite autobotti attrezzate
per pomparlo
direttamente in un silo di stoccaggio.
Il sistema basato sulla consegna del pellets sfuso è analogo
a quello in uso per il rifornimento del gasolio, e per rapidità e semplicità
è il più indicato per tutti gli impianti di riscaldamento a pellets. Il
rifornimento può essere effettuato fino a 20 – 30 metri dal luogo in cui si
ferma il camion.
Per evitare la diffusione di polveri nell’ambiente, le
autobotti sono dotate di un dispositivo che aspira l’aria dal silo durante il
pompaggio del pellets e la fa ricircolare.
Produzione di acqua calda sanitaria
La produzione di acqua calda sanitaria mediante combustione
della legna può essere attuata con diverse modalità. Il sistema più semplice
consiste nell’utilizzare un bollitore con scambiatore interno e collegare
questo all’impianto mediante una pompa e un termostato. Il sistema può essere
attuato sia in impianti dotati di accumulatore inerziale, sia in impianti privi
di questo. Un accumulatore inerziale termicamente ben isolato consente durante
l’estate di ricaricare più volte il bollitore sanitario senza dover
riaccendere la caldaia. Negli impianti privi di accumulatore inerziale il
bollitore sanitario dovrebbe avere la capacità di almeno 300 litri. In questo
caso, per produrre l’acqua calda d’estate occorre avere l’accortezza di
caricare la caldaia con poca legna. Alcuni modelli di accumulatore inerziale per
caldaie a legna sono dotati di bollitore o di scambiatore di calore sanitario
incorporato, per cui non richiedono l’installazione di un bollitore separato.
Assolutamente da evitare è la produzione di acqua calda sanitaria per mezzo
dello scambiatore di calore di emergenza situato all’interno della caldaia a
legna. Questo scambiatore deve essere permanentemente collegato ad una valvola
di sicurezza termica e deve poter intervenire con la massima efficienza per
raffreddare la caldaia in caso di emergenza. Viceversa, utilizzando questo
scambiatore per produrre acqua sanitaria, si può provocare al suo interno la
formazione di incrostazioni di calcare che ne possono compromettere il corretto
funzionamento in caso di emergenza.
Sistemi di sicurezza
A differenza delle caldaie a gas/gasolio, le caldaie a
ciocchi di legna sono caratterizzate dalla presenza di una considerevole quantità
di combustibile solido che, una volta acceso, continua a sviluppare calore con
una inerzia considerevole, difficilmente controllabile nel breve termine. Di
conseguenza, le caldaie a legna possono trovarsi in condizioni peculiari di
criticità. Queste condizioni sono fondamentalmente due:
1. interruzione dell’alimentazione elettrica
2. guasto della pompa di circolazione della caldaia
In entrambe le suddette situazioni si ha il blocco pressoché
totale della circolazione di acqua in caldaia e si interrompe l’asportazione
del calore generato dalla combustione della legna. Di conseguenza, la
temperatura dell’acqua può salire fino a raggiungere e superare i 100°C.
Oltre la soglia della temperatura di ebollizione la produzione di vapore causa
un brusco aumento della pressione dell’impianto. In mancanza di dispositivi di
sicurezza adeguati si può rapidamente giungere a una situazione di pericolo.
Per scongiurare questo rischio, oltre che del termostato di
sicurezza in dotazione a tutti i tipi di caldaia, le caldaie a legna sono dotate
di uno scambiatore di calore di emergenza, costituito da un tubo a serpentina
immerso nell’acqua della caldaia. Questo scambiatore deve essere collegato da
un lato a una presa di acqua fredda, direttamente connessa all’acquedotto; dal
lato in uscita lo scambiatore di emergenza va collegato a uno scarico.
Tra la presa di acqua fredda e la caldaia va interposta una
valvola di sicurezza termica. Questa valvola, è dotata di una sonda a bulbo di
mercurio da inserire in un apposito pozzetto sulla caldaia. In caso di
emergenza, prima che la temperatura della caldaia raggiunga la soglia dei 100 °C,
la valvola di sicurezza si apre mediante un dispositivo meccanico che non
richiede alimentazione elettrica, e acqua fredda inizia a fluire nello
scambiatore di sicurezza, asportando il calore in eccesso e convogliandolo allo
scarico. Viene così scongiurato il rischio di ebollizione nella caldaia.
La valvola di sicurezza termica fornisce una protezione molto
efficace dell’impianto a legna purché vi sia una disponibilità continua di
acqua fredda anche in mancanza di corrente elettrica. Nel caso in cui la casa
sia provvista di un pozzo proprio con pompa e autoclave, è necessario
installare sopra la caldaia un serbatoio di acqua fredda di capacità adeguata,
da collegare allo scambiatore di emergenza in modo che, in eventuali situazioni
critiche, l’acqua fredda possa fluire liberamente per gravità attraverso lo
scambiatore di emergenza. La valvola di sicurezza termica va controllata almeno
una volta all’anno per verificarne l’efficienza e la tenuta, e va sostituita
tempestivamente qualora si riscontrassero dei difetti.
La convenienza economica di realizzare un impianto di
riscaldamento a biomassa si basa sui tempi di ripagamento dell’investimento,
che dipendono dal risparmio di gasolio/gas e quindi dell’intensità d’uso
dell’impianto.
Abitazioni piccole o abitate solo saltuariamente o situate in
zone a clima mite hanno un basso fabbisogno energetico e lunghi tempi di
ripagamento dell’investimento. Viceversa abitazioni di dimensioni
relativamente grandi e abitate con continuità per tutto l’anno presentano
sovente fabbisogni annuali di calore superiori ai 50.000 kWh, equivalenti a
5.000 litri di gasolio, 5.000 mc di metano o 6.300 litri di gas liquido (gpl).
In queste situazioni l’impianto a biomassa può essere molto conveniente,
anche in considerazione dei minori costi unitari di investimento per gli
impianti di maggiore potenza. Questo vale in modo particolare nel caso di grandi
edifici.
Un altro importante parametro da considerare nella
valutazione di fattibilità economica è il prezzo della biomassa. Nel caso
della legna da ardere il costo va da zero (per chi dispone di legna propria) a
circa 11 €/q.le. Nel caso del cippato il prezzo varia generalmente tra un
minimo di 3 €/q.le a un massimo di circa 6 €/q.le. Il pellets è il
combustibile biologico più costoso, variando da circa 15 a 20 e più €/q.le.
Nella stima di bilancio economico è necessario valutare
anche eventuali incentivi pubblici, disponibili in qualche caso come contributi
a fondo perduto, oppure come detrazioni d’imposta. Di questi strumenti si
parlerà più diffusamente nel capitolo dedicato agli incentivi economici e
fiscali.
Anno
2003
( costo Barile Brent 34 $ )
Anno
Fine 2004
( costo Barile Brent 42
$ )
A metà aprile 2006 il costo del Barile di Brent: ( 69,80 $ )