Calore ed elettricità per tutti a Kuopio - e riduzione verificabile delle emissioni

Per monitorare le sue emissioni, Kuopion Energia sta usando il sistema di analisi multicomponente MCS200HW. Il precedente sistema di analisi installato nella ciminiera è stato sostituito da un nuovo sistema con capacità di campionamento che è notevolmente più versatile e con bassi requisiti di manutenzione. Ciò consente alla città finlandese di Kuopio di essere rifornita in modo affidabile di calore ed elettricità.

• La centrale elettrica di Kuopion Energia, ad Haapaniemi, è composta da due blocchi: Haapaniemi II e III. Il primo blocco è stato messo in servizio nel 1972 ed è stata la prima centrale termica in Finlandia a essere alimentata con torba. Haapaniemi II è stato completato dieci anni fa in sostituzione del primo blocco, poi smantellato. 
• Il secondo blocco è la caldaia principale della centrale in cui è stato installato il nuovo sistema di analisi. Il pacchetto di misura delle emissioni è integrato dal misuratore di polveri FWE200 e dal misuratore della portata dei gas FLOWSIC100.
• Questo articolo è stato pubblicato per la prima volta su www.sick.com il 12 luglio 2022.  Dal 1° gennaio 2025, Endress+Hauser commercializza in esclusiva le tecnologie di analisi dei gas e di misura della portata di SICK in tutto il mondo.

Secondo il sito web di Kuopion Energia, la generazione di calore della centrale elettrica di Haapaniemi in una mattina mite di fine marzo è di 146 megawatt (MW) e la produzione di elettricità è di 45 MW. La produzione durante la notte è stata presumibilmente persino leggermente superiore a questa, dato che la temperatura era ancora al di sopra del punto di congelamento.

Nel corso degli anni, la proporzione di torba nel combustibile di Haapaniemi è diminuita. Oggi, i biocombustibili a base di legno costituiscono oltre il 60% del combustibile utilizzato. I combustibili a base di legno comprendono residui forestali e sottoprodotti agricoli. Prevalentemente, sono distribuiti in un raggio di 150 chilometri da Kuopio e vengono consegnati alla centrale elettrica.

La rete di teleriscaldamento di Kuopion Energia copre la maggior parte del centro cittadino di Kuopio e diversi chilometri a sud e a nord della città. La centrale elettrica produce circa 900-1.000 GWh di calore e 300-350 GWh di elettricità. Nei freddi giorni invernali, sono oltre 100 i camion di combustibile che vengono consegnati ogni giorno alla centrale elettrica.

"Una centrale elettrica deve essere ammodernata continuamente", dichiara Samuli Räisänen, direttore operativo del dipartimento di produzione energetica di Kuopion Energia. "La nostra seconda caldaia è stata messa in servizio nel 1982 e attualizzata nel 2013 per rispettare le leggi vigenti sulle emissioni. La seconda caldaia si distingue per la sua flessibilità e funziona molto bene anche a capacità parziale. Nel 2015, nella caldaia è stato installato un depuratore di gas di combustione, originariamente usato per rimuovere lo zolfo. Questo depuratore fornisce anche una notevole quantità di energia quando la temperatura dei gas di combustione scende a 40-50 °C rispetto ai 150-160 °C precedenti. Otteniamo circa 50 MW di energia termica dalla condensa e, in base al volume dei gas di combustione, anche fino a 70 MW. Si tratta di un risparmio annuo di combustibile di 200-250 GWh equivalente a circa il 15% del consumo complessivo della centrale. Tutto questo riduce anche le emissioni primarie totali, dato che consumiamo meno combustibile."

Lo scorso anno, è stata anche terminata la costruzione di un accumulatore per teleriscaldamento da 15.000 metri cubi che, secondo Räisänen, aumenta la flessibilità e l'affidabilità operativa della centrale elettrica. L'accumulatore consente di ottimizzare la produzione di elettricità e calore in funzione delle tariffe elettriche variabili in base all'ora del giorno e di ridurre il consumo di combustibile (ad es. olio combustibile) nelle ore di picco della stagione fredda.

Il sistema di analisi installato nella ciminiera della seconda caldaia funzionava dal 2004 ed era quindi arrivato il momento di sostituirlo. Inoltre, il rinnovo dell'omologazione ambientale nel 2019 e i recenti regolamenti governativi hanno imposto nuovi obblighi di misura.

"Per un sistema con capacità di campionamento, tutto ciò che serve è installare una sonda di campionamento nella ciminiera che diriga il gas da analizzare a un sistema di analisi in un piccolo contenitore a terra", spiega Räisänen. "All'inizio, avevamo qualche dubbio sull'affidabilità del campionamento ma, dopo un'accurata analisi organizzata da SICK, abbiamo capito che non c'erano ostruzioni o altri problemi. Il campione è stato prelevato con un eiettore esente da manutenzione, rendendo superfluo l'uso di una pompa che invece avrebbe avuto bisogno di manutenzione."

Il sistema di analisi MCS200HW è stato immesso sul mercato nel 2019 e, successivamente, SICK lo ha presentato a Kuopion Energia. Il nome del modello "HW" sta per "Hot Wet". In pratica, ciò significa che l'intero percorso di trasferimento del gas dalla sonda di misura in poi viene riscaldato a una temperatura superiore al punto di rugiada per misurare i componenti idrosolubili del gas ed evitare la condensazione. Ciò assicura che i componenti del gas non vengano dilavati e che non si verifichi corrosione.

La costruzione del sistema di analisi multicomponente MCS200HW si basa su un fotometro a infrarossi a fascio singolo (NDIR) che utilizza sia metodi di interferenza che metodi di correlazione a filtro di gas. Il sistema può misurare simultaneamente fino a dieci componenti gassosi rilevabili con l'infrarosso (HCl, SO₂, NO, NO₂, CO, CO₂, NH₃, N₂O, H₂O, CH₄), oltre che la quantità di ossigeno (O₂) e il carbonio organico totale (TOC).

Il sistema è dotato di filtri di taratura interni che eseguono il controllo automatico della qualità in base ai requisiti QAL3. Non sono necessari gas di prova speciali. Il sistema può essere configurato per la misura di particolari componenti del gas. Il risultato è un sistema economico e affidabile, adattato alle esigenze dell'utente.

"Ci aspettiamo che un sistema di analisi soddisfi i requisiti governativi, sia facile da utilizzare e funzioni in modo affidabile", dice Räisänen. "L'analizzatore soddisfa perfettamente questi requisiti. Il pacchetto di misura delle emissioni è integrato dal misuratore di polveri FWE200 e dal misuratore della portata dei gas FLOWSIC100. Per i dispositivi, abbiamo stipulato un contratto di manutenzione annuale e non abbiamo ancora avuto bisogno di visite di manutenzione aggiuntive. Abbiamo un buon rapporto con SICK (ora Endress+Hauser Finnland) e sono ormai più di 15 anni che ci affidiamo al loro ottimo servizio di assistenza."