Potere calorifico del pellet (resa calorica)

Potere calorifico e «resa calorica»

«Resa calorica» è il modo colloquiale di indicare il potere calorifico inferiore (Quantità di calore sviluppata dalla combustione completa di un'unità di massa di combustibile quando l'acqua nei fumi resta allo stato di vapore (ingl. net calorific value, NCV); in italiano PCI.)Quantità di calore sviluppata dalla combustione completa di un'unità di massa di combustibile quando l'acqua nei fumi resta allo stato di vapore (ingl. net calorific value, NCV); in italiano PCI., cioè la quantità di calore prodotta dalla combustione completa di un chilogrammo di combustibile. Per il pellet si esprime in megajoule per chilogrammo (MJ/kg) o in chilowattora per chilogrammo (kWh/kg). Il metodo di determinazione è descritto nella norma ISO 18125^[17].

Il potere calorifico dipende da più fattori: è determinato soprattutto da quanta acqua e quante ceneri contiene il combustibile, e in misura minore dalla specie legnosa. Per questo ha senso solo insieme all'indicazione della base su cui è espresso, come spiegato più avanti.

Potere calorifico superiore e inferiore

Nei documenti tecnici compaiono due grandezze facili da confondere:

• potere calorifico superiore (Quantità di calore della combustione completa quando il vapore acqueo dei fumi condensa e cede il proprio calore (ingl. gross calorific value, GCV); in italiano PCS.)Quantità di calore della combustione completa quando il vapore acqueo dei fumi condensa e cede il proprio calore (ingl. gross calorific value, GCV); in italiano PCS. — comprende anche il calore ceduto dal vapore acqueo dei fumi quando condensa. Il vapore si forma dall'acqua contenuta nel combustibile e dall'idrogeno, che è un componente del legno;
• potere calorifico inferiore — presuppone che il vapore acqueo lasci la caldaia senza condensare, quindi non conteggia quel calore. È sempre più basso del potere calorifico superiore.

In una caldaia tipica i fumi escono caldi verso il camino e il vapore acqueo non vi condensa. Per questo i requisiti di qualità per il pellet, sia in ENplus sia nel regolamento polacco, riguardano proprio il potere calorifico inferiore sul tal quale^[1],[36]. Quando si confrontano le offerte, conviene controllare che entrambi i numeri si riferiscano alla stessa grandezza: il potere calorifico superiore sembra «migliore», ma non è confrontabile con quello inferiore.

MJ/kg e kWh/kg: conversioni

Le due unità descrivono la stessa cosa. 1 kWh = 3,6 MJ, quindi il valore in MJ/kg si divide per 3,6 per ottenere i kWh/kg. I chilowattora sono comodi quando si confronta il pellet con l'elettricità o il gas, oppure si calcola il costo di un'unità di energia.

Il minimo ENplus è di 4,6 kWh/kg, che il documento equipara a 16,5 MJ/kg^[1]. La conversione esatta dà 16,5 / 3,6 = 4,58 kWh/kg, quindi 4,6 è un valore arrotondato. Riferito alla tonnellata: 16,5 MJ/kg corrispondono a 16.500 MJ, cioè circa 4.580 kWh di energia nel combustibile.

Requisiti: ENplus, ISO e regolamento polacco

Va notato che il minimo è identico per tutte le classi. La classe A1 non garantisce quindi un potere calorifico più alto della A2 o della B: le differenze tra le classi riguardano soprattutto ceneri, durabilità e composizione chimica^[1]. I valori ISO provengono dal progetto di normaDati da verificare: I valori della ISO 17225-2 sono stati ricavati dal progetto FDIS; vanno confermati nella norma pubblicata..

Sostanza secca e tal quale: la formula

Il laboratorio indica spesso il potere calorifico su due basi: sulla sostanza secca (Risultato ricalcolato sul combustibile privo di acqua (ingl. dry basis).)Risultato ricalcolato sul combustibile privo di acqua (ingl. dry basis). e sul tal quale (Risultato riferito al combustibile nello stato di consegna, acqua compresa (ingl. as received).)Risultato riferito al combustibile nello stato di consegna, acqua compresa (ingl. as received).. Il valore sulla sostanza secca è sempre più alto, perché non tiene conto dell'acqua. La caldaia però brucia il combustibile insieme all'acqua, quindi conta il tal quale. La conversione si fa con la formula^[44]:

Q_ar = Q_d × (100 − M) / 100 − 0,02443 × M

• Q_ar — potere calorifico inferiore sul tal quale, MJ/kg;
• Q_d — potere calorifico inferiore sulla sostanza secca, MJ/kg;
• M — umidità sul tal quale, %;
• 0,02443 — correzione per il calore di vaporizzazione dell'acqua a 25 °C, in MJ/kg per ogni 1% di umidità.

La formula proviene dallo studio VTT, che la indica come conforme alla norma ISO 18125^[44],[17]. Solo il risultato finale si converte in kWh/kg (dividendo per 3,6).

Si può fare la prova con i dati del proprio rapporto:

Quali valori si possono indicare sul sacco

Il documento ENplus ST 1003 stabilisce che cosa deve e che cosa può comparire sul sacco di pellet certificato. Le proprietà del combustibile sono un'informazione facoltativa. Se il produttore le indica, devono essere pari ai valori limite ENplus o più restrittive, e supportate da risultati di laboratorio nell'ambito dello schema. Il potere calorifico può essere indicato esclusivamente sul tal quale, mai sulla sostanza secca^[2].

Da cosa dipende il potere calorifico

L'umidità ha l'effetto maggiore: ogni punto percentuale di acqua riduce la quota di legno nella massa del combustibile e in più sottrae calore per l'evaporazione. I calcoli dettagliati sono nella pagina sull'umidità.

Le ceneri non bruciano, quindi più ce ne sono, minore è la massa combustibile in un chilogrammo di pellet. Con i contenuti tipici del pellet A1 l'effetto è modesto, ma in un combustibile con corteccia o impurità minerali diventa percepibile.

La specie legnosa conta meno di quanto si creda spesso. In misurazioni finlandesi il potere calorifico del legno di tronco secco era di 19,31 MJ/kg per il pino silvestre, di 19,05 MJ/kg per l'abete rosso e di circa 18,6–18,7 MJ/kg per la betulla pubescente. Le conifere hanno valori leggermente più alti grazie al maggiore contenuto di lignina e di resine^[44]. Il manuale FAO indica, riferiti alla sostanza secca priva di ceneri (Base secca e priva di ceneri (ingl. dry, ash-free, daf): risultato riferito alla sola componente combustibile.)Base secca e priva di ceneri (ingl. dry, ash-free, daf): risultato riferito alla sola componente combustibile., valori tipici di 19,2 MJ/kg per il legno di conifera e di 19,0 MJ/kg per quello di latifoglia^[45]. Le differenze tra specie sono quindi dell'ordine di pochi punti percentuali, un effetto simile a quello di qualche punto di umidità in più. Per saperne di più sulle specie, vedere il confronto pellet di conifera o di latifoglia.