Soluzioni di BRUGG Pipe Systems per la costruzione di un impianto di generazione di biogas

L’impegno nel riutilizzare e riciclare i residui delle produzioni aziendali, unita alla volontà di arginare l’alto costo d’acquisto dell’energia, spinge molte fattorie e aziende agricole alla costruzione all’interno del loro territorio di impianti di generazione di biogas, capaci di produrre energia elettrica e calore, destinati al soddisfacimento delle esigenze interne oppure alla vendita. Le soluzioni e le tecnologie di BRUGG Pipe Systems risultano particolarmente adatte e sicure sia nella costruzione di questo tipo di centrali energetiche, sia nel garantire una produzione e distribuzione energetica.

Brevi cenni sulla produzione del biogas

In un impianto di produzione di biogas, le sostanze organiche vengono trasformate in gas biologico da microorganismi. Il gas, contenente metano, se posto all’interno di una centrale di generazione permette di produrre energia elettrica e calore, in quanto le sostanze residue di origine animale, vegetale, liquami e letame forniscono la materia prima per la produzione di gas biologico. Le sostanze residue opportunamente addizionate con sostanze ad alto valore energetico, come mais, cereali e relativi scarti, vanno a incrementare la produzione. Questo mix di materie prime organiche compone il substrato, che viene stoccato nei pozzi di raccolta e miscelato prima di essere inviato al fermentatore riscaldato. Questo dispositivo rappresenta il centro vitale dell’intero impianto a biogas. All’interno del fermentatore il substrato, che non entra in contatto con luce e ossigeno, viene opportunamente riscaldato affinchè si attivino diverse famiglie di batteri, le quali trasformano la componente organica in gas biologico, tramite un processo di fermentazione. Nel fermentatore, il substrato viene miscelato da apparecchi chiamati agitatori. Poi, per mezzo di un sistema di riscaldamento opportunamente progettato, la miscela viene portata alle temperature elevate, adatte all’intero processo. Sulla base del tipo di impianto, il processo di produzione di biogas può essere effettuato a una temperatura che oscilla tra i 35°C (Mesofilia) e i 55°C (Termofilia).

Le soluzioni per il riscaldamento del fermentatore

Per raggiungere le temperature richieste per il riscaldamento del substrato, posto all’interno del fermentatore, si possono adottare diverse procedure. Molto diffusa è l’adozione di tubi di riscaldamento fissati alla parete interna del fermentatore stesso. Questo procedimento porta come vantaggio il contatto diretto tra substrato e tubo di riscaldamento. BRUGG Pipe Systems offre un sistema valido e sicuro per la trasmissione del calore, grazie all’impiego di BIOFLEX®, una tubazione flessibile e corrugata con profilo elicoidale, totalmente in acciaio INOX AISI 316L. Va sottolineato che per il riscaldamento del substrato è possibile utilizzare anche tubazioni lisce, realizzate in materiale plastico, che però palesano grandi problemi nella conduzione del calore. Nel dettaglio, per il riscaldamento del substrato, si procede staffando una tubazione tipo BIOFLEX® CNW 60/66 – DN50 direttamente alla parete del fermentatore, rispettando una distanza di 20 cm dalla parete stessa. La tubazione può essere posata in continuo, in un solo pezzo, senza saldature intermedie (costose e soggette nel lungo periodo a crepe). La flessibilità del tubo consente di realizzare una posa ottimale, adeguandosi perfettamente alla parete del fermentatore. L’adozione di tale tecnologia assicura tempi d’installazione brevi, riducendo al minimo i costi dell’intero progetto. Lo spessore ridotto, unito al materiale con cui è realizzata la tubazione garantiscono un’efficace e sicura conduzione termica. Inoltre, il profilo elicoidale della tubatura se paragonata ai comuni tubi plastici a parete liscia (i quali palesano problemi di diffusione con conseguente riduzione di flessibilità e affidabilità) e ai tubi rigidi in acciaio inox (i quali necessitano di una calandratura iniziale, preparazione in cantiere e necessità di saldature speciali. Oltre a evidenziare il rischio di influenza microbiologica (MIC) derivante dalla corrosione delle saldature stesse) - favorisce il passaggio dell’acqua calda in maniera vorticosa, creando un flusso turbolento. In questo modo l’acqua calda presente al centro del tubo subisce una continua alternanza con l’acqua fredda (specialmente nei punti periferici del tubo), trasmettendo in maniera ottimale la temperatura. Il substrato subisce così un lento e costante riscaldamento, fino al raggiungimento della temperatura di processo desiderata.

Il raccordo delle tubazioni

Esistono due principali procedure per eseguire la raccordatura tra il riscaldamento del fermentatore e la linea dell’acqua ad alta temperatura. Il primo metodo, di giunzione interna al fermentatore, prevede un collegamento del tubo corrugato a un tubo di acciaio rigido, tramite l’ausilio di un raccordo speciale, detto “Grapa”, senza saldature. Il tubo rigido viene quindi alloggiato, attraverso un passamuro, direttamente nella parete del fermentatore. Mentre il secondo metodo, di giunzione esterna al fermentatore, vede la tubazione corrugata introdotta nella parete in un tubo-guaina direttamente collegato al raccordo tipo “Grapa”. Così si evitano le raccordature all’interno del fermentatore stesso. Il pacchetto di riscaldamento del fermentatore comprende adeguati supporti per entrambi i metodi di giunzione e garantisce un posizionamento perfetto, oltre che un fissaggio sicuro della linea di tubazione nel fermentatore.

Generazione, stoccaggio e distribuzione dell’energia

Il biogas prodotto nel fermentatore viene poi stoccato nel serbatoio per il gas. Quindi subisce un trattamento di lavorazione, infine viene inviato a una centrale di cogenerazione dove un motore a combustione lo trasforma in calore ed energia elettrica. L’energia prodotta può essere usata direttamente sul posto, oppure immessa nella rete elettrica, consentendo ricavi tramite la vendita. Infine, il calore ricavato dal processo di combustione può essere recuperato per mezzo di uno scambiatore di calore e successivamente utilizzato. Una parte del calore prodotto viene consumata dal fermentatore stesso, il resto può essere usato per il riscaldamento di edifici posti in zone limitrofe oppure per l’alimentazione di una rete di teleriscaldamento.