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Caldaia a biomassa

Caldaia a biomassa: funzionamento e vantaggi

Tempo di lettura stimato: 10 minuti

Come generare calore con le caldaie a biomassa (pellet, cippato, legna). Tipologie, criteri di progettazione e dimensionamento, agevolazioni

La caldaia a biomassa è un generatore di calore che sfrutta l’energia prodotta dalla combustione delle biomasse invece di quella prodotta da gas, gasolio o gpl.

Attualmente, per le loro caratteristiche le caldaie a biomassa rappresentano una valida alternativa sostenibile alle pompe di calore.

Le condizioni indispensabili richieste l’installazione di una caldaia a biomassa sono:

  • uno spazio idoneo da destinare a vano tecnico;
  • la possibilità di installare canna fumaria;
  • la disponibilità di spazio per lo stoccaggio di combustibile.

Per eseguire il calcolo energetico di un edificio servito da una caldaia a biomassa in modo efficiente e conforme alle normative puoi utilizzare un software termotecnico che consente di definire dati climatici e ponti termici per poi inserire l’impianto a biomassa più adatto alle tue esigenze; il software eseguirà automaticamente tutte le analisi necessarie.

Analizziamo nel dettaglio come funziona una caldaia a biomassa, i suoi vantaggi e le agevolazioni fiscali previste.

Caldaia biomassa solida

Caldaia biomassa solida – software TerMus

Cos’è una caldaia a biomassa?

Una caldaia a biomassa è un generatore di calore che sfrutta l’energia delle biomasse, cioè dei materiali organici di origine vegetale, per produrre calore tramite la combustione. Riscaldare attraverso le biomasse permette di sfruttare una fonte rinnovabile per eccellenza, proteggendo il ciclo naturale dell’anidride carbonica, risparmiando sui materiali da combustione e proteggendo l’ambiente.

Caldaia a biomassa: come funziona

Il principio di funzionamento della caldaia a biomassa è praticamente identico a quello di una comune caldaia a gas. A cambiare, infatti, è la tipologia di combustibile utilizzato per la produzione dell’energia termica impiegata per il riscaldamento dell’acqua che circola all’interno dell’impianto. Il funzionamento, quindi, è basato sulla combustione della biomassa all’interno di una specifica camera di combustione.

La biomassa è alimentata tramite un sistema automatico che la brucia, generando calore che viene trasferito successivamente a un circuito di riscaldamento. Tale circuito distribuisce poi il calore in tutto l’edificio. In determinati contesti, l’energia prodotta dalla caldaia può essere impiegata anche per generare energia elettrica mediante una turbina.

Caldaia a biomassa: tipologie

Le biomasse si differenziano in:

  • liquide: derivano dalla spremitura e dalla raffinazione di semi oleosi o da altre parti di piante particolari;
  • gassificate: (biogas, syngas) si ottengono a partire da biomasse solide con appositi processi. Per quanto riguarda il biogas, ad esempio, esso è ottenuto tramite un processo biologico a bassa temperatura per mezzo del quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata in una miscela gassosa di metano e anidride carbonica;
  • solide: sono generalmente utilizzate come combustibile in impianti termici.

Tra tutte le biomasse solide, quelle legnose rivestono un ruolo significativo, grazie alla loro ampia disponibilità e alla facilità di stoccaggio e combustione.

Le biomasse legnose includono materiali provenienti dal settore agro-forestale e dalle industrie del legno come:

  • pellet: scarti di lavorazione del legno compressi in cilindretti. Questo materiale viene utilizzato nelle stufe per il riscaldamento diretto degli ambienti o nelle caldaie per riscaldare l’acqua per i termosifoni e/o i pannelli radianti a pavimento;
  • cippato: legno naturale proveniente da boschi triturato con o senza corteccia;
  • segatura: derivata da scarti industriali;
  • tronchetti di legno: costituiti da residui di legno pressati;
  • legna da ardere a pezzi (ciocchi): porzioni di tronco provenienti da boschi.

Una caldaia a biomassa si contraddistingue per la possibilità di essere alimentata sia con uno dei precedenti tipi di combustibile, sia tramite una combinazione di essi. In quest’ultimo caso, ne aumenta la versatilità e l’utilità da parte degli utenti finali.

La tipologia più comune consiste delle caldaie a fiamma inversa o rovesciata in cui la fiamma non si sviluppa verso l’alto, bensì verso il basso. In questo modo con la carica del combustibile presente nella parte alta della caldaia stessa, si può caricare il focolare al massimo senza che la legna bruci tutta in una volta insieme.

Nella scelta della caldaia, il primo aspetto da prendere in considerazione riguarda il tipo di combustibile che si vuole impiegare. Vediamo qualche esempio.

Caldaia a pellet

Il pellet è un combustibile a biomassa ricavato da residui di legno non trattato, di forma cilindrica e di lunghezza casuale solitamente compresa entro i 3 cm. Questi residui vengono ridotti a segatura, essiccati per ridurre l’umidità presente e sottoposti ad un successivo processo di pressatura, in cui pressione e calore permettono di dare vita alle tipiche forme a cilindretto.

La qualità del pellet e l’assenza di elementi inquinanti o pericolosi per la salute umana vengono garantiti dalla normativa EN ISO 17225-2.

Caldaia a cippato

Il cippato di legno rappresenta una biomassa ad un costo molto contenuto, facile da ottenere e semplice da produrre. Si ottiene attraverso la triturazione del legno, processo per cui si utilizza una macchina chiamata cippatrice, capace di ridurre in schegge gli scarti derivanti da tagli, potature e lavorazioni del legno per altri scopi.

Queste schegge, lunghe al massimo pochi centimetri, vengono lasciate riposare per alcuni anni per perdere l’umidità assorbita, essiccarsi e diventare pronte per la combustione. Come il pellet e la legna in generale, infatti, maggiore è il livello di essiccazione del cippato, maggiore è il suo potere calorifico.

Le caratteristiche del cippato di legno sono definite in funzione della norma europea EN 14961-4, che lo classifica in funzione di:

  • classe qualitativa;
  • pezzatura;
  • contenuto idrico;
  • ceneri.

Caldaia a legna

La caldaia alimentata a legna rappresenta certamente la soluzione più valida. Tuttavia, è fondamentale assicurarsi che la legna sia adeguatamente essiccata e immagazzinata per ridurre al minimo il contenuto di umidità e che venga successivamente tagliata in pezzi utilizzabili.

La scelta del biocombustibile

La scelta corretta del biocombustibile dipende da diversi fattori, tra cui:

  • densità energetica;
  • contenuto di umidità;
  • dimensione delle particelle;
  • quantità di cenere.

È fondamentale considerare che il biocombustibile deve soddisfare sia i requisiti tecnologici che quelli ambientali del generatore di calore e che la scelta ottimale del combustibile può variare da situazione a situazione, in quanto non esiste una soluzione universale.

In generale, i biocombustibili di bassa qualità presentano umidità elevata, pezzatura variabile e basso punto di fusione delle ceneri. Solitamente, vengono impiegati all’interno di impianti di grandi dimensioni in grado di compensare i costi elevati associati alla gestione del combustibile e alla pulizia dei gas di scarico.

Al contrario, i biocombustibili di alta qualità, più gestibili, sono spesso preferibili per impianti di piccole dimensioni.

La densità energetica è un fattore critico da considerare, in quanto influisce sulla quantità di spazio necessario per lo stoccaggio e la gestione del biocombustibile. I pellet, ad esempio, hanno una densità energetica di circa 3100 kWh/m3, mentre il cippato può variare considerevolmente a seconda della qualità e dell’umidità, con valori compresi tra 630 e 860 kWh/m3.

I biocombustibili con una densità energetica elevata, come i pellet, sono più adatti per lo stoccaggio in spazi ridotti o per consegne meno frequenti, mentre il cippato è preferibile quando sono disponibili ampi spazi di stoccaggio e sono necessari carichi termici elevati.

Tuttavia, le specifiche del combustibile da utilizzare saranno fornite dal fornitore della tecnologia di combustione ed è sempre consigliabile fare riferimento alle normative tecniche europee o nazionali per garantire il rispetto dei requisiti minimi dei biocombustibili sia per parametri fisici (dimensioni, umidità, densità) che per parametri chimici (potere calorifico, densità energetica, contenuto in ceneri o altri elementi chimici).

Progettazione dei sistemi di riscaldamento a biomassa

Prendendo spunto, dalla “Guida Forest alla progettazione dei sistemi di riscaldamento a biomassa” (disponibile per il download gratuito in fondo all’articolo), possiamo schematizzare le attività richieste per il progetto di un impianto di riscaldamento a biomassa nelle seguenti fasi:

  • ideazione;
  • definizione;
  • realizzazione;
  • consegna;
  • gestione.

Fase di ideazione

Nel processo di progettazione di un sistema a biomassa, la fase iniziale comprende una valutazione preliminare della sostenibilità del progetto per un determinato sito. Un errore comune in questa fase, soprattutto quando l’esperienza dei soggetti coinvolti è limitata, è quello di basare le decisioni su soluzioni che hanno funzionato altrove. Tuttavia, questo approccio non è sempre raccomandabile poiché ogni progetto è unico e richiede un approccio su misura.

Ogni progetto ha le proprie peculiarità, pertanto è fondamentale progettare e adattare ogni elemento alle specifiche esigenze dell’utenza.

Per evitare costi eccessivi nella fase iniziale del processo, si può procedere a stadi: una fase di pre-fattibilità, nella quale devono essere filtrati tutti i siti inappropriati escludendoli dal progetto e successivamente uno studio di fattibilità più dettagliato che mira a quantificare alcune delle variabili chiave che permettono di valutare meglio l’adeguatezza della proposta

Fase di definizione

Durante la fase di definizione del progetto, è necessario approfondire ulteriormente i dettagli tecnici e finanziari.

In questa fase, vengono prese decisioni riguardanti la dimensione del generatore e il tipo di combustibile utilizzato. Questi fattori, che influenzano tutti gli altri aspetti del sistema, devono essere individuati sulla base di una chiara comprensione delle esigenze di calore e dei requisiti dell’utenza specifica del sito.

Identificare in anticipo i potenziali problemi che potrebbero compromettere la realizzazione o il funzionamento del progetto può risparmiare tempo e denaro nelle fasi successive.

È comune incontrare problemi come difficoltà di consegna del combustibile in determinati periodi dell’anno o la presenza di comunità sensibili al rumore o al traffico veicolare, che potrebbero influenzare le decisioni di progettazione.

Consultare le parti interessate durante questa fase può essere estremamente utile per raccogliere informazioni utili e affrontare eventuali ostacoli prevedibili. Le parti interessate possono includere i gestori del sito, il personale di manutenzione o di realizzazione dell’impianto, i fornitori di biocombustibili e gli utenti finali. Anche i residenti locali possono essere considerati parti interessate se sono influenzati dalle attività dell’impianto.

Fase di realizzazione

Nella fase di realizzazione del progetto vengono assegnati ruoli ai diversi attori e vengono svolte varie attività, con il coinvolgimento del cliente.

È importante mantenere una buona comunicazione tra tutti i partecipanti a questa fase di sviluppo del progetto. L’interconnessione tra i diversi elementi del progetto implica che qualsiasi modifica rispetto alle specifiche stabilite nella fase iniziale potrebbe influenzare altre componenti del sistema.

Le riunioni periodiche con le parti interessate sono fondamentali per considerare adeguatamente tutte le eventuali modifiche al progetto senza compromettere la funzionalità futura dell’impianto e senza creare problemi alle parti coinvolte. Questa fase si conclude con la messa in servizio della caldaia.

Fase di consegna

Una volta realizzato il sistema, l’impianto viene consegnato all’operatore che lo gestisce o direttamente al proprietario.
I moderni impianti a biomassa sono solitamente efficienti, ma le loro prestazioni possono diminuire sensibilmente se i gestori non possiedono adeguate competenze o non sono correttamente formati.

Gli aspetti principali su cui formare il personale sono la corretta gestione, la manutenzione ordinaria, la pulizia delle ceneri, i possibili guasti che si potrebbero verificare durante il normale funzionamento. La fase di consegna comprende ovviamente il collaudo necessario al fine di verificare la rispondenza delle prestazioni a quanto definito in fase progettuale.

Fase di gestione

Dopo la consegna dell’impianto, si osserva un periodo di familiarizzazione con le apparecchiature e il loro utilizzo, specialmente considerando le variazioni nei carichi termici e nella qualità del combustibile.

Il controllo delle prestazioni dell’impianto rappresenta anche un valido strumento per individuare precocemente eventuali problemi all’interno del sistema.

Dimensionamento della caldaia

Progettare la caldaia correttamente è fondamentale per garantire un funzionamento ottimale del sistema. Mentre le caldaie a combustibili fossili, come quelle a gas, possono adattarsi dinamicamente alla domanda di calore, le caldaie a biomassa sono meno reattive e richiedono un dimensionamento accurato per evitare inefficienze e problemi di funzionamento.

Di solito, queste caldaie vengono sovradimensionate per ridurre il rischio di non soddisfare completamente le esigenze degli utenti.

Le caldaie a biomassa sono meno reattive e, se sovradimensionate, possono generare cicli continui di accensione e spegnimento, con conseguenze negative quali scarsa qualità di combustione, bassa efficienza, aumento delle emissioni, eccessiva usura dei componenti e maggiore probabilità di malfunzionamenti.

Per risolvere questo problema, è necessario fare una distinzione tra il carico termico medio e quello di picco già durante la fase di progettazione del sistema.

Secondo questo approccio, le caldaie vengono quindi dimensionate per soddisfare solo una parte del carico di picco, con prestazioni che variano in base al modello e alla tecnologia. Ad esempio, una caldaia a cippato dovrebbe operare, in regime, almeno al 30% della sua potenza termica utile, mentre una caldaia a pellet può ridursi fino al 25%.

Un’ottimizzazione del sistema, anche dal punto di vista economico, può prevedere l’utilizzo di una caldaia di taglia ridotta in grado di soddisfare il 50-60% del carico di punta. Inoltre, per gestire il carico termico aggiuntivo, si possono integrare altre caldaie più piccole, alimentate con combustibili fossili o con biomassa e dotate di un accumulo termico. Quest’ultimo è fortemente consigliato poiché consente di aumentare l’efficienza dell’impianto; una caldaia dimensionata per il 50% del carico di picco può soddisfare fino all’85% del fabbisogno se combinata con un accumulo termico adeguato.

Quando la richiesta di calore è più costante nel tempo o non presenta variazioni significative, è possibile dimensionare l’impianto in modo che possa coprire autonomamente anche le richieste di picco.

Nel caso in cui il sistema di riscaldamento sia parte integrante di importanti lavori di ristrutturazione, è consigliabile rivedere al ribasso i carichi termici, perché spesso vengono introdotte misure di miglioramento delle prestazioni dell’edificio, come il miglioramento dell’isolamento termico e la riduzione delle dispersioni di calore.

Anche in questo caso, è importante fare riferimento alle normative tecniche pertinenti, come ad esempio quelle relative al calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici (UNI/TS 11300).

Pro e contro di una caldaia a biomassa

Scegliere una caldaia a biomassa comporta alcuni pro e contro da valutare. Tra i vantaggi principali ci sono:

  • scarso impatto ambientale, dovuto al bassissimo livello di emissioni di CO2;
  • risparmio effettivo sui consumi;
  • basso costo del pellet o delle biomasse in generale.

Tra gli svantaggi, invece, vi sono:

  • dimensioni ingombranti;
  • necessità di un locale tecnico esterno;
  • manutenzione e pulizia regolari;
  • richiesta di uno scarico separato per i fumi;
  • inconveniente relativo alla ricarica del combustibile;
  • costo più elevato rispetto alle caldaie a gas.

Tra questi svantaggi, quello di maggiore rilievo è senza dubbio la necessità di un locale tecnico esterno. A differenza di una termo stufa, infatti, la caldaia richiede un’installazione all’esterno dell’edificio.

Classificazione delle caldaie a biomassa

Il D.M. 186/2017 ha introdotto una classificazione che attribuisce cinque diverse categorie ambientali ai generatori di calore a combustibile solido, conosciute come stelle. Si tratta di una certificazione molto importante che garantisce alle caldaie che ne sono provviste non solo di accedere agli incentivi, ma in alcuni casi, in cui i Regolamenti Regionali sono restrittivi queste caldaie sono le uniche a poter essere installate. AIEL, a tal proposito, ha prodotto una guida ai regolamenti regionali.

La classificazione dei prodotti a biomassa è espressa da un numero di stelle che varia da 2 a 5 ed è stata adottata per definire in modo sistematico i prodotti a legna e pellet in base alle loro performance in termini di emissioni e rendimenti. I prodotti più efficienti avranno cinque stelle, i più inquinanti non rientreranno nella classificazione avendo soltanto una stella.

Queste considerano i valori calcolati per:

  • PP (particolato primario);
  • COT (carbonio organico totale);
  • NOx (ossidi di azoto);
  • CO (monossido di carbonio);
  • rendimento (ŋ).

Per attestare la propria classificazione, ogni generatore di calore deve essere corredato di un certificato ambientale, emesso da un organismo di terza parte notificato.

È importante sottolineare che la non conformità al D.M. 186/2017 non impone limiti all’uso dei generatori di calore alimentati a biomasse legnose, ma ne fornisce una classificazione. Alcune regioni italiane, tuttavia, hanno deciso di imporre limitazioni ai generatori di calore alimentati a biomassa legnosa che non soddisfano determinati standard di prestazioni energetiche ed emissioni.

Come si fa la manutenzione di una caldaia a biomassa?

La manutenzione deve essere eseguita in conformità al piano di manutenzione fornito dall’installatore, il quale deve essere abilitato e qualificato secondo le normative FER (fonti di energia rinnovabile). Questo piano viene consegnato al responsabile dell’impianto (utente) dopo l’installazione dell’impianto termico, insieme alla dichiarazione di conformità.

La manutenzione ordinaria degli impianti tecnologici a biomassa, inclusa la caldaia, deve essere eseguita almeno una volta all’anno. Tale manutenzione riguarda sia il generatore di calore che il sistema fumario. È importante eseguire una manutenzione adeguata per garantire massima efficienza e minimizzare le emissioni nocive in atmosfera. Inoltre, anche gli impianti termici a biomassa devono essere sottoposti al rilascio del rapporto di controllo efficienza energetica da parte di un manutentore abilitato.

Quanto costa installare una caldaia a biomassa?

Il costo di una caldaia a biomassa può variare significativamente in base a diversi fattori, tra cui la marca, il modello, la potenza, la complessità dell’impianto e l’installazione necessaria. In generale, le caldaie a biomassa possono avere un prezzo iniziale più elevato rispetto alle caldaie tradizionali a gas, ma è importante considerare anche i potenziali risparmi a lungo termine sui costi energetici e il possibile accesso a incentivi fiscali o finanziamenti per l’efficienza energetica.

Caldaia a biomassa: quale detrazione fiscale?

Le agevolazioni che consentono di portare in detrazione le spese relative all’installazione di una caldaia a biomassa sono le seguenti:

  • Bonus ristrutturazione;
  • Ecobonus;
  • Superbonus 70%;
  • Conto Termico 2.0

Bonus ristrutturazione

Il Bonus ristrutturazione rappresenta un’agevolazione fiscale associata ai lavori di ristrutturazione edilizia, inclusi interventi di manutenzione ordinaria e straordinaria, oltre che di riqualificazione energetica. Questo incentivo è fruibile fino al 31 dicembre 2024, a condizione che sia effettuata la sostituzione della vecchia caldaia con un modello più efficiente dal punto di vista energetico.

Gli interventi ammessi comprendono:

  • generatori di calore a biomassa;
  • caldaie a condensazione di classe A per il riscaldamento degli ambienti o la produzione di acqua calda;
  • generatori di calore ad aria a condensazione;
  • pompe di calore per la climatizzazione degli ambienti;
  • sistemi ibridi composti da caldaia a condensazione e pompa di calore.

Ecobonus 50%

L’Ecobonus 2024 è una detrazione fiscale per tutti gli interventi finalizzati al conseguimento di risparmi energetici con particolare riguardo all’installazione di impianti basati sull’impiego delle fonti rinnovabili di energia.

Tra gli interventi che rientrano nell’ecobonus 50% vi è l’acquisto e posa in opera di impianti di climatizzazione invernale dotati di generatori di calore alimentati da biomasse combustibili con una detrazione massima pari a 30mila euro.

Superbonus 70%

Il Superbonus 70% è consentito solo se la sostituzione o l’installazione dell’impianto viene fatta insieme a un intervento trainante che prevede un miglioramento di 2 classi energetiche dell’edificio oggetto di riqualificazione.

Nel caso delle caldaie è possibile effettuare:

  • sostituzione con caldaie a condensazione di classe A o superiore;
  • sostituzione con pompe di calore;
  • sostituzione con caldaia a condensazione e pompe di calore (sistemi ibridi);
  • sostituzione e posa in opera di caldaie a biomassa.

Conto Termico 2.0

Il Conto termico 2.0 finanzia con contributi a fondo perduto fino al 65% la sostituzione di impianti di climatizzazione invernale con generatori di calore alimentati da biomassa (stufe, termo-camini o caldaie con potenza termica nominale fino a 2000 kW).

Segnaliamo anche i frequenti bandi regionali ad esso abbinati proposti dalle Regioni Emilia-Romagna, Lombardia, Piemonte e Veneto, che offrono un importante sostegno aggiuntivo al Conto termico, rafforzandolo attraverso un contributo aggiuntivo che, nel caso di Emilia-Romagna, Lombardia e Piemonte, può arrivare a coprire fino al 100% dell’intervento per gli impianti più performanti.

Per ottenere un’agevolazione fiscale è necessario comprendere quali incentivi sfruttare, scegliere il bonus che più si adatta alle esigenze e gestire correttamente la pratica. Per questo, puoi usare il software per la gestione dei bonus edilizi che ti assiste sia nella parte burocratico-amministrativa che in quella tecnico-economica e ti assicura la corretta compilazione della documentazione necessaria per la gestione delle pratiche (Superbonus, ecobonus, ecc.).

Per rimanere sempre aggiornato, ti consiglio di leggere l’approfondimento dedicato a tutti i bonus edilizi previsti per il 2024 e al bonus caldaia 2024.

La guida Forest alla progettazione dei sistemi di riscaldamento a biomassa

La guida che proponiamo è stata sviluppata nell’ambito del progetto FOREST, cofinanziato dal programma Intelligent Energy Europe della Commissione Europea. Il documento è disponibile in lingua originale nel sito ufficiale del progetto www.forestprogramme.com. La traduzione in italiano è curata dal CTI  (Comitato Termotecnico Italiano).

La pubblicazione contiene e approfondisce alcuni argomenti trattati in questo articolo e può essere un valido supporto alla progettazione dei sistemi di riscaldamento a biomassa.

 

 

TerMus

 

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