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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Energia dai rifiuti. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Fonti di energia alternative Il problema della spazzatura è familiare in prima persona a qualsiasi residente di una grande città. La città sta cercando di sbarazzarsi dei rifiuti inutili scaricandoli in aree speciali. Le discariche stanno aumentando di dimensioni e stanno già invadendo i singoli quartieri. In Russia si accumulano ogni anno almeno 40 milioni di tonnellate di rifiuti solidi urbani (RSU). Allo stesso tempo, gli impianti di incenerimento dei rifiuti possono essere utilizzati come ulteriore fonte di elettricità. MSZ di prima generazione Gran Bretagna alla fine del XIX secolo. È stato costruito il primo impianto di incenerimento dei rifiuti (MSZ). Inizialmente, gli inceneritori sono stati utilizzati per ridurre il volume dei residui di rifiuti stoccati nelle discariche e per decontaminarli. Successivamente, si è scoperto che il calore generato da MSZ può essere confrontato con il potere calorifico delle lignite ad alto contenuto di ceneri e che i MSW possono essere utilizzati come combustibile per le centrali termoelettriche (TPP). I primi inceneritori di rifiuti ripetevano in gran parte i gruppi caldaia delle centrali termoelettriche: i rifiuti solidi urbani venivano bruciati sulle grate delle caldaie elettriche e il calore ottenuto dall'incenerimento dei rifiuti veniva utilizzato per produrre vapore e successivamente generare elettricità. Da notare che il boom della costruzione di inceneritori cade nel periodo della crisi energetica degli anni '1970. Centinaia di inceneritori sono stati costruiti nei paesi sviluppati. Sembrava che il problema dello smaltimento dei rifiuti solidi urbani fosse risolto. Ma gli inceneritori di quel tempo non disponevano di mezzi affidabili per pulire i gas di scarico emessi nell'atmosfera. Molti esperti hanno iniziato a notare che questa tecnologia presenta grandi svantaggi. Le diossine si formano durante l'incenerimento, gli impianti di incenerimento dei rifiuti sono anche una delle principali fonti di emissioni di mercurio e metalli pesanti. Pertanto, è stato necessario chiudere o ricostruire inceneritori di prima generazione piuttosto semplici nella progettazione e relativamente economici, migliorando e, di conseguenza, aumentando il costo del sistema di purificazione dei gas emessi in atmosfera. MSZ di seconda generazione Dalla seconda metà degli anni '1990. In Europa è iniziata la costruzione dell'inceneritore di seconda generazione. Il costo di queste imprese è di circa il 40% del costo di moderni ed efficienti impianti di trattamento del gas. Ma l'essenza dei processi di incenerimento dei rifiuti solidi urbani non è ancora cambiata. Gli inceneritori tradizionali incenerino i rifiuti non secchi. L'umidità naturale dei RSU di solito varia dal 30 al 40%. Pertanto, una notevole quantità di calore rilasciata durante l'incenerimento dei rifiuti viene spesa per l'evaporazione dell'umidità e la temperatura nella zona di combustione di solito non può essere aumentata oltre i 1 °C. Le scorie formate dalla componente minerale dei rifiuti solidi urbani a tali temperature si ottengono allo stato solido sotto forma di una massa porosa, fragile con una superficie sviluppata, in grado di adsorbire una grande quantità di impurità nocive durante l'incenerimento dei rifiuti e relativamente facili da rilasciare elementi nocivi se stoccato in discariche e discariche. La correzione della composizione e delle proprietà delle scorie formate è impossibile. Mosca prevede di installare inceneritori di seconda generazione In tutti i distretti di Mosca, ad eccezione del Distretto Centrale, nei prossimi anni verranno costruiti e ricostruiti impianti di trattamento dei rifiuti e di incenerimento. Si prevede che verranno costruiti inceneritori di seconda generazione. Lo afferma la bozza di decreto della giunta comunale, approvata l'11 marzo 2008. Per 80 miliardi di rubli entro il 2012 verranno realizzati sei nuovi impianti di incenerimento rifiuti (RSZ), ricostruiti sette complessi di trattamento dei rifiuti e un impianto per sarà avviato lo smaltimento dei rifiuti sanitari pericolosi. I lotti di terreno per gli impianti sono già stati determinati. Ormai le risorse delle discariche regionali sono quasi esaurite. “Tra cinque anni, se non costruiamo i nostri impianti di trasformazione, Mosca affogherà nella spazzatura”, afferma Adam Gonopolsky, membro del più alto consiglio ambientale della Duma di Stato. In condizioni in cui le discariche vengono chiuse e gli impianti di trattamento dei rifiuti non possono essere costruiti per motivi ambientali, a suo avviso gli inceneritori rimangono l'unica via d'uscita. Mentre i moscoviti sono in sciopero contro la costruzione di nuovi impianti di incenerimento dei rifiuti, le autorità cittadine stanno valutando l'opzione di costruire impianti di incenerimento dei rifiuti non solo a Mosca, ma anche nella regione di Mosca. Yuri Luzhkov ne ha parlato in un incontro con i deputati della Duma della città di Mosca nel giugno 2009. "Perché non raggiungiamo un accordo con la regione di Mosca sull'ubicazione di tali fabbriche e sull'aumento del numero di discariche per lo stoccaggio dei rifiuti", ha chiesto Yuri Luzhkov. Ha anche detto che ritiene opportuno elaborare un disegno di legge comunale secondo il quale tutta la spazzatura deve essere differenziata prima dello smaltimento. "Questa legge ridurrà il volume dei rifiuti inviati agli impianti di incenerimento e alle discariche da 5 milioni di tonnellate a 1,5-2 milioni di tonnellate all'anno", ha osservato il sindaco. La raccolta differenziata può essere utile anche per altre tecnologie alternative di trattamento dei rifiuti. Ma anche questo problema deve essere risolto per legge. Nuove opportunità energetiche per MSZ: esperienza europea In Europa è già stato risolto. I rifiuti differenziati sono parte integrante della fornitura di elettricità e calore alla popolazione. In particolare, in Danimarca, gli inceneritori sono stati integrati dall'inizio degli anni '1990. Il 3% dell'elettricità e il 18% del calore sono forniti al sistema di fornitura di elettricità e calore delle città. Nei Paesi Bassi, solo il 3% circa dei rifiuti viene portato in discarica, dal momento che il paese ha una tassa speciale sui rifiuti dal 1995, che viene portato in discariche speciali. Costa 85 euro per 1 tonnellata di rifiuti e rende le discariche economicamente inefficienti. Pertanto, la maggior parte dei rifiuti viene riciclata e una parte viene convertita in elettricità e calore. Per la Germania, è considerata la costruzione più efficace da parte delle imprese industriali delle proprie centrali termoelettriche utilizzando i rifiuti della propria produzione. Questo approccio è tipico delle industrie chimiche, cartarie e alimentari. Gli europei hanno aderito da tempo alla separazione preliminare dei rifiuti. Ogni cantiere ha contenitori separati per diversi tipi di rifiuti. Questo processo è stato legiferato nel 2005. In Germania vengono generati ogni anno fino a 8 milioni di tonnellate di rifiuti, che possono essere utilizzati per produrre elettricità e calore. Tuttavia, di questa quantità, vengono utilizzati solo 3 milioni di tonnellate, ma l'aumento della capacità operativa delle centrali elettriche che utilizzano i rifiuti entro il 2010 dovrebbe cambiare questa situazione. Il commercio delle emissioni costringe gli europei ad avvicinarsi allo smaltimento dei rifiuti, soprattutto mediante incenerimento, da posizioni completamente diverse. Stiamo già parlando del costo della riduzione delle emissioni di carbonio. In Germania, agli inceneritori si applicano i seguenti standard: il costo per evitare l'emissione di 1 mg di anidride carbonica quando si utilizzano i rifiuti urbani per produrre elettricità è di 40-45 euro e quando si produce calore - 20-30 euro. Mentre gli stessi costi per produrre energia elettrica utilizzando i pannelli solari ammontano a 1mila euro. L’efficienza degli inceneritori, che possono produrre elettricità e calore, è notevole rispetto ad altre fonti energetiche alternative. L'azienda energetica tedesca E.ON intende diventare l'azienda leader in Europa nell'estrazione di energia dai rifiuti. L'obiettivo dell'azienda è conquistare una quota del 15-25% nei rispettivi mercati di Olanda, Lussemburgo, Polonia, Turchia e Regno Unito. Inoltre, E.ON ritiene che la Polonia sia la direzione principale, poiché in questo paese (come in Russia) i rifiuti vengono smaltiti principalmente nelle discariche. E le norme comunitarie prevedono a medio termine il divieto di tali discariche nei paesi della Comunità. Entro il 2015, il fatturato dell'azienda energetica tedesca nel campo del riciclo energetico dei rifiuti dovrebbe superare 1 miliardo di euro. Oggi, la performance di questa una delle principali aziende energetiche tedesche è molto più modesta e ammonta a 260 milioni di euro. Ma anche su questa scala, E.ON è già considerato il principale smaltitore di rifiuti della Germania, davanti a aziende come Remondis e MVV Energie. La sua quota finora è del 20% e gestisce nove inceneritori di rifiuti, che producono 840 GWh di elettricità e 660 GWh di calore. I concorrenti ancora più grandi in Europa si trovano in Francia. Va notato che in Germania la situazione dello smaltimento dei rifiuti è cambiata radicalmente solo nel 2005, quando sono state approvate le leggi che vietano lo scarico incontrollato di rifiuti. Solo in seguito il business dei rifiuti è diventato redditizio. Al momento, la Germania ha bisogno di trattare circa 25 milioni di tonnellate di rifiuti all'anno e sono disponibili solo 70 impianti con una capacità di 18,5 milioni di tonnellate. Soluzioni russe La Russia presenta anche soluzioni interessanti per la generazione di elettricità aggiuntiva dai rifiuti. L'azienda industriale "Technology of Metals" (Chelyabinsk), insieme a ZAO NPO Gidropress (Podolsk) e NP ZAO AKONT (Chelyabinsk), ha sviluppato un progetto per un'unità di fusione continua economica e multiuso "MAGMA" (APM "MAGMA") Questa tecnologia è già stata testata in condizioni pilota, schemi tecnologici per il suo utilizzo. Rispetto agli inceneritori RSU tradizionalmente utilizzati, l'unità MAGMA e la tecnologia di smaltimento rifiuti ad alta temperatura e non rifiuti presentano una serie di vantaggi che consentono di ridurre i costi di capitale per la costruzione di un MLT per lo smaltimento dei rifiuti indifferenziati. Questi includono:
Secondo altri indicatori, il WIP dotato dell'unità MAGMA non è inferiore al WIP esistente, mentre la quantità di sostanze nocive emesse con i gas è conforme agli standard dell'UE ed è inferiore rispetto alla combustione dei rifiuti urbani in unità tradizionali. Pertanto, l'uso di APM "MAGMA" consente la tecnologia dello smaltimento senza rifiuti dei rifiuti urbani indifferenziati, senza influire negativamente sull'ambiente. L'unità può essere utilizzata con successo anche per la bonifica di discariche esistenti, lo smaltimento efficiente e sicuro dei rifiuti sanitari e lo smaltimento di pneumatici usati per auto. Trattando termicamente 1 tonnellata di rifiuti urbani con umidità naturale fino al 40%, si otterrà la seguente quantità di prodotti commerciabili: elettricità - 0,45-0,55 MW/h; ghisa - 7-30 kg; materiali o prodotti da costruzione - 250-270 kg. I costi di capitale per la costruzione di un impianto di incenerimento dei rifiuti con una capacità fino a 600mila tonnellate di rifiuti indifferenziati all'anno nella città di Chelyabinsk ammonteranno a circa 120 milioni di euro. Il periodo di ammortamento degli investimenti va da 6 a 7,5 anni. Il progetto MAGMA per il trattamento dei rifiuti solidi industriali nel 2007 è stato sostenuto dalla decisione del Comitato per l'ecologia della Duma di Stato della Federazione Russa.
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