Misure di efficienza

Per la preparazione del combustibile destinato alla combustione dei fanghi di depurazione, è necessario, come primo passo, un impianto di disidratazione dei fanghi. Questo viene solitamente installato a livello del suolo all’interno dell’area dell’impianto. Un impianto di questo tipo è già presente nell’impianto di depurazione di Magonza; ciò richiederebbe tuttavia di convogliare ulteriormente i fanghi disidratati utilizzando pompe per liquidi densi ad alto consumo energetico. Per motivi di efficienza energetica è stato progettato un nuovo impianto di disidratazione dei fanghi di depurazione, più efficiente dal punto di vista energetico, al piano superiore dell'impianto di incenerimento, che sostituisce il vecchio impianto di disidratazione, in modo che i fanghi disidratati possano cadere nel silo dei fanghi senza un grande dispendio di energia. In questo modo si risparmiano circa 1.763 MWh el/a e 940 tCO2/a.

Di norma, i fanghi di depurazione disidratati in arrivo vengono pompati dal bunker di ricevimento al silo, e successivamente dal silo all'essiccatore, utilizzando pompe per liquidi densi ad alto consumo energetico. Nel nuovo impianto di incenerimento di Magonza è prevista una soluzione più efficiente dal punto di vista energetico con un impianto a gru a polipo. In questo modo si risparmieranno circa 2.624 MWh/a e 1.400 tCO2/a.

Alcuni degli attuali impianti di incenerimento dei fanghi di depurazione bruciano i fanghi non essiccati in un forno a letto fluido e, a causa dell’elevato contenuto d’acqua nei fanghi, non consentono una combustione autotermica. A tal fine è necessario alimentare il forno con combustibili fossili. Nell'impianto previsto a Magonza sono previsti due essiccatori a film sottile ad alta efficienza energetica, riscaldati dal vapore di scarico della turbina, che rendono superflua l'alimentazione continua di combustibili fossili nel forno. Con i due essiccatori si risparmieranno circa 952 MWh el/a di elettricità e circa 2.094 MWh th/a di energia termica, ovvero complessivamente 1.630 tCO2/a. Inoltre, l'acquisto o la presenza dell'essiccatore a film sottile rende possibile in primo luogo la fornitura di teleriscaldamento per almeno 2.000 famiglie a Magonza. In questo modo si risparmiano circa 36.900 MWh th/a e ulteriori 7.450 tCO2/a.

Quasi tutti gli impianti di incenerimento dei fanghi di depurazione bruciano i fanghi in un forno a letto fluido monostadio. A Magonza, i fanghi di depurazione, essiccati fino al 45%, vengono successivamente inceneriti in modo autotermico in un forno a letto fluido a due stadi, appositamente sviluppato ed efficiente dal punto di vista energetico. Ciò consente di utilizzare ventilatori a basso consumo energetico e, allo stesso tempo, di ridurre le emissioni di ossido di azoto e di gas serra sotto forma di protossido di azoto di circa 16,7 tN2O/a e 5.190 tCO2/a.

Per l'impianto in progetto è stata ordinata una combinazione di impianti che include una caldaia a vapore ad alta pressione ad alta efficienza energetica, sviluppata appositamente per il forno a letto fluido, in grado di garantire una pressione del vapore eccezionalmente elevata e una resa di vapore più efficiente per l'incenerimento dei fanghi di depurazione.

Questo vapore di origine rinnovabile viene convertito in energia elettrica in un turbogeneratore particolarmente efficiente dal punto di vista energetico grazie alla sua struttura. L'80% dell'energia elettrica viene utilizzato come energia propria per l'impianto di combustione. Il 20% di energia elettrica in eccesso viene ceduto come energia rinnovabile all'impianto di depurazione di Magonza, consentendo a quest'ultimo di raggiungere la neutralità energetica. Nel forno a letto fluido si risparmiano 426 MWh el/a di elettricità e 1.148 MWh th/a di calore. Solo grazie alla caldaia a vapore ad alta pressione e al turbogeneratore è possibile produrre energia elettrica da fonti rinnovabili dell'ordine di circa 11.480 MWh el/a. Grazie al forno, alla caldaia e alla turbina si risparmiano almeno 6.600 tCO2/a.

La maggior parte degli impianti di incenerimento dei fanghi di depurazione utilizza, nel processo di depurazione dei fumi a valle dell'elettrofiltro – in cui è già stato separato oltre il 99,9% delle ceneri – un cosiddetto lavaggio a umido. In questo contesto vengono impiegati i più svariati prodotti chimici a umido, che vengono convogliati come acque reflue contaminate in un impianto di depurazione, dove devono essere depurati con un elevato consumo energetico. A Magonza verrà utilizzato in futuro il processo di depurazione dei fumi quasi a secco, più efficiente dal punto di vista energetico. In questo modo si risparmieranno almeno 492 MWh/a nella depurazione a secco dei fumi, oltre a grandi quantità di energia elettrica nell'impianto di depurazione. Ciò corrisponde a un ulteriore risparmio di CO2 pari a 260 tCO2/a.

Tutti gli impianti meccanici ad alta efficienza energetica già menzionati devono essere racchiusi in un involucro e collegati tra loro con percorsi brevi, senza perdite di energia. A tal fine è necessaria una struttura complessa dotata dei relativi impianti tecnici (illuminazione, impianti idraulici, ecc.), che conferisca all'impianto un involucro resistente alle intemperie, insonorizzato e in grado di ridurre gli odori. La parte strutturale dell'impianto di incenerimento non è specificamente finalizzata all'efficienza energetica e non è stata presa in considerazione nell'elenco dei costi ammissibili.

In linea di principio, va sottolineato in particolare che solo grazie a una visione d'insieme dell'impianto è possibile ottenere un risparmio di CO2 pari a 2.160 tCO2/a nel trasporto dei fanghi di depurazione e la produzione di teleriscaldamento da fonti rinnovabili per circa 4.000 famiglie a Magonza.