COMUNE DI GAVARDO (BS)

COMUNE DI GAVARDO (BS)
Progetto Definitivo
IMPIANTO DI COGENERAZIONE
PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA E
TERMICA
DA BIOMASSE LEGNOSE
doc. N° 006_2014 DPR01 00
Relazione Generale
SETTEMBRE 2014
IL PROGETTISTA
Ing. Sergio Renato Caimi
IL PROGETTISTA ARCHITETTONICO
Arch. Luca Carminati
Studio Raimondi-Carminati
Dentro il Sole s.p.a.
via Parini 96, 20064, Gorgonzola, Milano
tel. 0039 02 – 94.435.188 / 0039 02 - 95.11.568
fax. 02- 95.30.18.08
C.F. e P.I. 06165480960 - Iscr. C.C.I.A.A. MI n° 1874577
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A) OGGETTO DELL’INTERVENTO .............................................................................................................................. 2
B) LOCALIZZAZIONE IMPIANTO E ASPETTI URBANISTICI ................................................................................... 3
C) INSERIMENTO DELL’IMPIANTO NEL TERRITORIO ............................................................................................ 6
D) INQUADRAMENTO PAESAGGISTICO E VINCOLISTICO.................................................................................... 7
D.1) INQUADRAMENTO GENERALE SU AEROFOTO SATELLITARE ................................................................. 7
D.2) INQUADRAMENTO NEL P.G.T. ........................................................................................................................ 8
E) DESCRIZIONE DEL PROCESSO............................................................................................................................... 9
E.1 MATRICI IN INGRESSO ALL’IMPIANTO .........................................................................................................11
E.2 STOCCAGGIO E APPROVVIGIONAMENTO DELLE MATRICI ALL’IMPIANTO ..........................................11
E.3 DESCRIZIONE DEL PROCESSO DI COMBUSTIONE .......................................................................................13
E.3 PROCESSO DI COMBUSTIONE E DIMENSIONAMENTO CALDAIA..............................................................14
E.4 DESCRIZIONE DEL CICLO RANKINE ..............................................................................................................17
E.5 PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA E TERMICA ....................................................................................17
E.6 GESTIONE DELLE CENERI DI COMBUSTIONE EDELLE POLVERI DI FILTRAZIONE FUMI .....................17
E.7 TRASPORTI IN INGRESSO ED USCITA DALL’IMPIANTO, ANALISI DEL CARICO VIABILISTICO
INDOTTO ...................................................................................................................................................................18
F) COMPONENTI PRINCIPALI DELL’IMPIANTO .....................................................................................................18
G) CALCOLO DELL’ENERGIA PRODOTTA DALL’IMPIANTO ...............................................................................20
G.1 ENERGIA ELETTRICA .......................................................................................................................................20
G.2 DESTINO DELL’ENERGIA ELETTRICA ...........................................................................................................20
G.3 ENERGIA TERMICA...........................................................................................................................................21
G.4 DESTINO DELL’ENERGIA TERMICA ..............................................................................................................21
G. 5 COGENERAZIONE E CALCOLO INDICE PES .................................................................................................22
H) VERIFICA AMBIENTALE .......................................................................................................................................23
H.1 GESTIONE DEI RIFIUTI .....................................................................................................................................23
H.2 EMISSIONI INQUINANTI...................................................................................................................................23
H.3 SISTEMI DI ABBATITMENTO DELLE EMISSIONI INQUINANTI ..................................................................25
I) MODALITA’ D’APPROVVIGIONAMENTO IDRICO e SCARICHI ..........................................................................29
L) PREVENZIONE INCENDI ........................................................................................................................................29
L.1) ATTIVITA’ SOGGETTE A PREVENZIONE INCENDI......................................................................................29
L.2) INDIVIDUAZIONE DEI PERICOLI D’INCENDIO ............................................................................................30
L.3) ATTREZZATURE MOBILI DI ESTINZIONE INCENDI ....................................................................................31
L.4) IMPIANTI FISSI DI ESTINZIONE INCENDI .....................................................................................................32
M) PERSONALE ADDETTO ALL’IMPIANTO E RICADUTE OCCUPAZIONALI ......................................................32
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A) OGGETTO DELL’INTERVENTO
Oggetto dell’intervento è la realizzazione di un Impianto alimentato a Fonti Rinnovabili.
In particolare l’impianto sarà alimentato con cippato di legno, classificato come sottoprodotto
derivate dalla lavorazione dei prodotti forestali e ricompreso pertanto nella Tabella 1A “ELENCO
SOTTOPRODOTTI/RIFIUTI UTILIZZABILI NEGLI IMPIANTI A BIOMASSE E BIOGAS” del
DM 06-07-2012.
L’impianto potrà inoltre essere alimentato sempre con cippato di legno con le caratteristiche di
prodotto ma con percentuali inferiori al 30% del totale del fabbisogno.
La tecnologia per produrre energia da biomasse prescelta consente un processo di combustione
abbinato a turbina ORC. Il processo di combustione avverrà in apposita caldaia per biomassa la quale
genera calore utile ad essere utilizzato su generatori a ciclo Organic Rankine Cycle.
La soluzione proposta, innovativa e adatta ad impianti che hanno una rete di teleriscaldamento da
servire, considera l’utilizzo di uno speciale ORC che viene azionato direttamente dai fumi di
combustione della caldaia.
In particolare la caldaia a biomassa avrà una potenza termica del combustibile in ingresso a pieno
carico pari a 1808 KW (circa 646 Kg/h di cippato con p.c. medio pari a 2,8 KWh/Kg)
L’alimentazione avverrà a mezzo sistema di carico a rastrelli automatico.
La turbina ORC proposta, alimentata direttamente dai fumi della caldaia opportunamente depolverati,
avrà potenza elettrica nominale pari a 201 KW.
La potenza termica disponibile massima sarà pari a 1225 KW e sarà distribuita tramite rete di
teleriscaldamento.
Questa scelta permette di avere elevati rendimenti, lavorando con un delta termico elevato, e una
temperatura in uscita dell’acqua di raffreddamento alta.
La biomassa può essere processata con un tenore di umidità fino al 50% e in forma di cippato.
L’utilizzo di questa tecnologia, a differenza della pirogassificazione proposta al bando Kyoto, risulta
essere fortemente robusta, economicamente più vantaggiosa e con maggiori rese nel comparto della
produzione di energia termica disponibile per gli utenti tramite rete di teleriscaldamento.
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B) LOCALIZZAZIONE IMPIANTO E ASPETTI URBANISTICI
L’impianto a fonti rinnovabili in progetto, sorgerà sull’area di pertinenza dell’immobile esistente
identificato catastalmente al mappale n°6450 foglio 12 sezione A in Comune di Gavardo (BS) .
La rete di teleriscaldamento in progetto interesserà i mappali meglio identificati nella TAV A0 di
inquadramento dello stato di fatto.
L’immobile interessato dall’impianto è classificato dal P.G.T. vigente come “AMBITI PRODUTTIVI
CONSOLIDATI”.
Estratto tav. R.1.1b
Ricognizione e classificazione degli ambiti del territorio comunale – sud.
Legenda tav. R.1.1b
Tale area è normata dall’art. 62 nelle NTA del PGT vigente:
……..OMISSIS……
Articolo 62 - Ambiti produttivi consolidati
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1. Gli ambiti produttivi consolidati comprendono il tessuto urbanizzato prevalentemente produttivo ed
artigianale sorto negli ultimi decenni. La struttura esistente è formata da edifici, privi di valore
storicoambientale
e sviluppati, in parte e solo negli ultimi anni, con una pianificazione urbanistica attuativa.
2. Sono ambiti destinati prevalentemente alla produzione, con attività artigianali ed industriali di cui si prevede
il completamento edificatorio e l’adeguamento degli edifici per il miglioramento di funzionalità e compatibilità
ambientale delle attività stesse.
3. Destinazioni d’uso ammesse: la destinazione principale ammessa è la funzione produttiva così come
disciplinata dal precedente art. 16. Sono ammesse, salvo normative specifiche per i singoli comparti, nella
misura massima del 65% della s.l.p., anche le seguenti attività terziarie compatibili con le attività produttive:
- attività commerciali (esercizi di vicinato, media struttura di vendita non alimentare, commercio pagina 124 di
142 all’ingrosso);
- esercizi che vendono oggetti ingombranti e a consegna differita (autosaloni, esposizioni merceologiche…) ai
sensi della Dgr n. 7/15701 del 18,12,2003 e dell'art. 38 reg. reg. 21.7.2000 n.3;
- distributori di carburante;
- artigianato di servizio;
- attività direzionali;
- impianti tecnologici;
- trasporto conto terzi;
- residenza di servizio;
- pubblici esercizi;
- strutture di servizio e per il tempo libero.
Sono escluse:
- le attività agricole;
- le attività turistico-ricettive;
- le residenze diverse da quelle stabilite dal presente articolo;
- le attività terziarie e commerciali diverse da quelle stabilite dal presente articolo;
4. Attività di lavorazione escluse
Le attività produttive classificabili come RIR (Rischio di Incidente Rilevante).
5. Nel caso di intervento tramite piano attuativo o permesso di costruire convenzionato, così come previsto al
precedente art. 48, la dotazione minima di aree per servizi pubblici, di interesse pubblico e generale per gli
interventi, ai sensi dell’art. 38 delle NTA, è così determinata:
- attività produttive: 10% della s.l.p., di cui il 7,5% della slp a parcheggio;
- esercizi di vicinato dettaglio: 100% della s.l.p., di cui la metà a parcheggio;
- commercio all’ingrosso: 100% della s.l.p., di cui la metà a parcheggio;
- media struttura di vendita al dettaglio: 100% della s.l.p., di cui la metà a parcheggio;
- grande struttura di vendita al dettaglio: 200% della s.l.p., di cui almeno la metà a parcheggio.
Tali dotazioni sono da considerarsi aggiuntive a quanto previsto dalla vigente normativa in materia di
parcheggi pertinenziale (legge 122/89), dal capo II del Titolo IIV della L.R.12/05 e dall’art. 20 delle presenti
norme.
6. Il Comune, fatta salva l’applicazione di normativa specifica di settore, ha facoltà di chiedere la
monetizzazione, ai sensi dell’art. 46 c.1 lettera a) della l.r. 12/2005, qualora non ritenga congruo e funzionale il
reperimento in sito delle aree per servizi pubblici previste previste dai precedenti commi.
7. Per le quantità a parcheggio pertinenziale privato si rimanda al precedente articolo 20.
8. Norme generali per gli ambiti produtivi consolidati:
- Df: pari ad H e mai inferiore a 10 ml. nel caso di pareti finestrate; è fatto salvo quanto previsto dall’art. 9 del
D.M. 1444/68. Ove non espressamente vietato, è sempre consentita l'edificazione in aderenza, nel qual caso il
nuovo edificio o il sopralzo potrà superare di un piano l'edificio contiguo. Il distacco previsto dalle norme non
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si applica nel caso in cui entrambe le pareti fronteggianti siano cieche o siano munite unicamente di luci; in tal
caso si dovrà, comunque, mantenere una distanza minima di ml. 3,00.
- Dc: 5 ml. e pari, almeno, alla metà dell’altezza dell’edificio. E' consentita la possibilità di costruire
in aderenza; nel caso di costruzioni a confine o a distanza inferiore a quella prevista dalle presenti norme,
dovrà essere soddisfatto il distacco minimo richiesto tra gli edifici e registrato e trascritto apposito accordo tra
privati confinanti, da allegare alla richiesta del titolo abilitativo edilizio. E' sempre consentita la possibilità di
costruire in aderenza nel caso di costruzioni a cortina continua. Le costruzioni accessorie quali autorimesse,
lavanderie, piccoli ripostiglio, serre o simili, possono essere posizionate anche a distanza inferiore previo nulla
osta del confinante con firma e data certa.
Non sono considerati nella determinazione dei distacchi dai confini le cabine elettriche esistenti e tutti i locali
totalmente interrati rispetto al piano naturale di campagna esistente al momento della presentazione della
richiesta di titolo abilitativo.
- Ds:
1. 5,00 m per strade di larghezza inferiore a 7 m;
2. 7,50 m per strade di larghezza compresa fra 7 m e 15 m;
3. 10,00 m per strade di larghezza superiore a 15 m.
È fatto salvo il rispetto di tutte le distanze previste dal Codice della Strada.
- Uf = 1,2 mq/mq.
- Rc = 60% della superficie fondiaria, al netto delle aree di urbanizzazione primaria; 40% della superficie
territoriale, nel caso interventi tramite piano attuativo o permesso di costruire convenzionato, così come
disciplinato al precedente art. 43 delle presenti norme.
- Hmax = 10,50 ml. misurati all’imposta della via di corsa del carroponte o, in assenza, all’imposta dell’orditura
di sostegno della copertura; esclusi i volumi o spazi di natura tecnologica che non potranno avere un’altezza
superiore ai ml. 6.00.
- Vp = 15%.
- Per i lotti saturi alla data di adozione del PGT è ammesso un ampliamento una tantum non superiore al 10%
della slp esistente. Tale ampliamento una tantum è ammesso anche per i lotti non saturi la cui potenzialità
edificatoria residua sia inferiore al 10% della slp esistente.
- Il completamento di nuove aree produttive e l’ampliamento delle aree esistenti deve essere accompagnato da
indicazioni relative alla dotazione tecnologica e ambientale prevista, agli elementi di rischio potenziale indotto,
alle indicazioni delle misure di mitigazione dell’impatto previsto. In base all’impatto ambientale presunto è
necessario prevedere, oltre ai sistemi di abbattimento degli inquinanti, barriere verdi antiacustiche e verde di
compensazione.
- E’ consentita la realizzazione di strutture multipiano, nel rispetto dei limiti di altezza.
- Qualsiasi permesso potrà essere rilasciato condizionatamente all’esecuzione delle opere di urbanizzazione
primaria degli impianti di depurazione delle acque di rifiuto e delle emissioni atmosferiche, secondo gli
standard di accettabilità previsti da disposizioni statali o regionali, o al pagamento del relativo contributo.
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Le coordinate geografiche del sito (sistema di riferimento : UTM32 WGS84) sono le seguenti:
x: 612.724,727
y: 5.048.255,900
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Ai sensi dell’art. 12, comma 1 del DECRETO LEGISLATIVO 29 DICEMBRE 2003 N. 387, essendo
l’impianto alimentato a fonti energetiche rinnovabili (BIOMASSA), unitamente alle opere connesse e
alle infrastrutture indispensabili alla costruzione e all’esercizio degli stessi impianti, è da ritenersi di
pubblica utilità, indifferibile ed urgente.
C) INSERIMENTO DELL’IMPIANTO NEL TERRITORIO
L’impianto sarà localizzato nel Comune di Gavardo (BS), circa 17 Km a Nord-Est di Brescia.
Gavardo si colloca nell’alta pianura padana, ad Ovest del Lago di Garda e confina a Nord con il
Comune di Villanova sul Clisi e a Sud con il Comune di Prevalle.
L’impianto è raggiungibile percorrendo l’autostrada A4, uscita Brescia Est, proseguendo per la SS 45
BIS fino all’uscita Gavardo/Muscoline/Vallio, proseguendo in fine per Via Battista Bruni Conter sulla
SP 26 .
L’impianto risulterà posizionato entro immobile esistente con affaccio su Via XXV Aprile n°8.
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D) INQUADRAMENTO PAESAGGISTICO E VINCOLISTICO
D.1) INQUADRAMENTO GENERALE SU AEROFOTO SATELLITARE
AREA
INTERVENTO
AREA
intervento
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D.2) INQUADRAMENTO NEL P.G.T.
PGT – DOCUMENTO DI PIANO
tavola P.1b.5 - Sistema dei vincoli
AREA
PROGETTO
L’area interessata dell’edificio in progetto non rientra in zone vincolate ai sensi del PGT vigente.
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E) DESCRIZIONE DEL PROCESSO
Il progetto prevede la costruzione e l’esercizio di un impianto di produzione di energia elettrica
mediante l’utilizzo di un turbogeneratore ORC (Organic Rankine Cycle) alimentato da una caldaia
alimentata a biomassa (cippato di legna) di potenza termica in ingresso a pieno carico pari a 1808
KWth ed una potenza elettrica lorda prodotta pari a 201 KWel.
Il numero previsto di ore di funzionamento della centrale è pari a circa 8250 ore con un consumo di
biomassa stimato in 4.835 ton/anno con ipotesi di funzionamento con temperature rete TLR 7595°.
La soluzione permette di produrre 201 kW elettrici in diverse configurazioni con temperatura
dell’acqua in uscita fino a 110°C.
CONFIGURAZIONE 1): acqua al condensatore 60/80°C, tipico caso di utenza termica civile per
teleriscaldamento;
CONFIGURAZIONE 2): acqua al condensatore 75/95°C o 80/95°C, tipico di applicazioni
trigenerative con chiller ad assorbimento a bromuro di litio per raffrescamento ambientale o di
impianti di essiccazione a bassa temperatura;
CONFIGURAZIONE 3): acqua al condensatore 90/110°C, tipico di applicazioni trigenerative
industriali anche con chiller ad acqua ammoniaca per temperature inferiori a 0°C, e per essiccazione a
media temperatura per esempio fanghi;
I dati di energia in gioco nelle tre configurazioni sono quelli di seguito riportati:
Si ipotizza il funzionamento dell’impianto per 8250 ore con Temperature H2O di 75-95°C.
Ipotesi temperature H20 rete TLR
60-80°C
75-95°C
90-110°C
temperatura fumi in ingresso al miscelatore
contenuto di particolato inferiore a:
°C
mg/Nmc
950
100
950
100
950
100
temperatura fumi in ingresso ORC (dopo ricircolo)
temperatura fumi in uscita ORC
portata fumi di combustione
portata fumi che attraversa ORC
ricircolo fumi
potenza termica in ingresso ORC
rendimento termico
potenza termica al focolare
pci biomassa
consumo orario di biomassa
Ore funzionamento Annuo
consumo annuo Biomassa
°C
°C
kg/s
kg/s
%
KW
%
KW
kWh/kg
Kg/h
h
T/a
550
201
1,38
2,95
114
1255
82
1535
2,8
548
0
0
550
213
1,47
3,2
118
1323
81
1641
2,8
586
8250
4835
550
225
1,62
3,6
122
1437
79
1808
2,8
646
0
0
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4835
consumo annuo Biomassa TOTALE
T/a
temperatura in ingresso acqua al condensatore
temperatura in uscita acqua al condensatore
Potenza termica al condensatore (H2O)
°C
°C
KW
60
80
1044
75
95
1112
90
110
1225
Potenza lorda ORC
KW
201
201
201
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L’impianto sarà realizzato all’interno di una struttura prefabbricata in Cls Precompresso localizzata
nella zona Industriale a Sud dell’Abitato di Gavardo.
Il ciclo di produzione dell’energia elettrica e termica è suddividibile nelle seguenti fasi fondamentali:
1) Raccolta del Cippato;
2) Stoccaggio e carico automatico del Cippato;
3) Combustione;
4) Estrazione dei fumi di combustione e prima depolverazione con ciclone;
5) Riscaldamento fluido ciclo ORC mediante scambio con fumi caldi;
6) Produzione di Energia elettrica mediante turbina;
7) Recupero dell’energia termica dal fluido mediante scambio e cessione calore all’acqua;
8) Trattamento fumi in uscita mediante depolverazione a secco (ciclone + filtro maniche);
9) Raccolta e stoccaggio provvisorio ceneri di combustione e polveri contenute nei fumi e
successivo allontanamento alla discarica e/o eventuale utilizzo in agricoltura;
E.1 MATRICI IN INGRESSO ALL’IMPIANTO
L’unica Matrice in ingresso all’impianto è costituita da cippato di legno.
L’impianto sarà alimentato con cippato classificato come sottoprodotto derivate dalla lavorazione
dei
prodotti
forestali
e
ricompreso
pertanto
nella
Tabella
1A
“ELENCO
SOTTOPRODOTTI/RIFIUTI UTILIZZABILI NEGLI IMPIANTI A BIOMASSE E BIOGAS” del
DM 06-07-2012.
L’impianto potrà inoltre essere alimentato sempre con cippato di legno con le caratteristiche di
prodotto ma con percentuali inferiori al 30% del totale del fabbisogno.
E.2
STOCCAGGIO
ALL’IMPIANTO
E
APPROVVIGIONAMENTO
DELLE
MATRICI
Ipotizzando un peso specifico medio del cippato di legna pari a circa 350 Kg/Mc, è stato dimensionato
uno stoccaggio in grado di garantire l’alimentazione dell’impianto 4-5 giorni.
Calcolo volume cippato di legna necessario per 4 giorni a pieno carico:
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586 Kg/h / 350 Kg/Mc x 24 h = 40,18 MC/gg
X 4 GG = 160 MC
Volume Fossa Stoccaggio:
Mt 10,50 x 4,60 x h4 = 193 MC
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E.3 DESCRIZIONE DEL PROCESSO DI COMBUSTIONE
La combustione della Biomassa Legnosa vergine avverrà per mezzo di un bruciatore meccanico a
coclea completo di braciere.
La camera di combustione adiabatica alimentata con sistema a coclea per caldaia avrà funzionamento
orizzontale alternato a mezzo di spintore meccanico per l’avanzamento controllato del combustibile
sulla griglia.
Caratteristiche relative al combustibile da impiegarsi :
Provenienza del Combustibile:
Condizioni di umidità :
Potere Calorifico inferiore:
Limite massimo al PCI
Contenuto ceneri max
Min. temp. rammollimento ceneri
Densità combustibile
Bio combustibile (rif. Tabella 1, 6,.1 – UNI EN 14961-1)
di tipo 1.1; 1.2.1; 1.3.1; 1.4
Fino a M55 (<55% base umida, <120% base secca).
> 7 MJ/kg
< 15,4 MJ/kg
fino al 3 %
minimo 1100°C
circa 230-400 kg/m3
Composizione chimica
- Contenuto massimo di azoto nel combustibile in
percentuale inferiore allo 0,3% in massa
Contenuto di zolfo nel combustibile
< 0,02% in massa
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E.3 PROCESSO DI COMBUSTIONE E DIMENSIONAMENTO CALDAIA
La combustione della Biomassa Legnosa vergine avverrà per mezzo di un bruciatore meccanico a
coclea completo di braciere.
La camera di combustione adiabatica alimentata con sistema a coclea per caldaia avrà funzionamento
orizzontale alternato a mezzo di spintore meccanico per l’avanzamento controllato del combustibile
sulla griglia.
La camera di combustione è dimensionata per operare secondo i seguenti parametri :
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E.4 DESCRIZIONE DEL CICLO RANKINE
Il calore sensibile presente nei gas di combustione di una caldaia a biomassa, appositamente ricircolati
per raggiungere una temperatura massima di 550°C, viene trasferito direttamente (scambio diretto) al
fluido di lavoro del ciclo di potenza ORC Turboden attraverso un apposito scambiatore di calore.
Il modulo ORC genera energia elettrica e termica a bassa temperatura attraverso un ciclo
termodinamico chiuso secondo il principio dell’Organic Rankine Cycle (ciclo Rankine con fluido di
lavoro organico).
Nel processo ORC, progettato come un ciclo chiuso, il fluido di lavoro organico è:
1) preriscaldato in un rigeneratore
2) preriscaldato ed evaporato nello scambiatore con i gas di scarico
3) espanso in una turbina che aziona un generatore
4) raffreddato (ancora in fase di vapore) in un rigeneratore che ha anche la funzione di pre-riscaldare il
fluido organico (incrementando quindi l’efficienza elettrica grazie ad un recupero di calore interno al
ciclo)
5) condensato in uno scambiatore in cui cede calore al circuito dell’acqua di raffreddamento
6) pompato alla pressione di esercizio richiesta dal ciclo dalla pompa del fluido di lavoro
Il funzionamento del modulo ORC è completamente automatico e non necessita di nessuna
supervisione da parte del personale, sia nelle normali condizioni di esercizio che nelle procedure di
emergenza. In caso di malfunzionamento il modulo ORC viene scollegato dalla linea fumi di scarico e
e dalla rete elettrica.
E.5 PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA E TERMICA
La produzione di energia elettrica avverrà per mezzo della turbina ORC.
La versione dell’ORC in progetto offre la possibilità di utilizzare il calore di condensazione in
cogenerazione. La temperature dell’acqua di raffreddamento sarà regolabile dall’utente in funzione
dell’effettivo fabbisogno di calore.
E.6 GESTIONE DELLE CENERI DI COMBUSTIONE EDELLE POLVERI DI
FILTRAZIONE FUMI
Le ceneri di combustione provenienti dalla caldaia, così come le polveri provenienti dai sistemi di
abbattimento fumi (cer 10 01 03 ceneri leggere di legno non trattato) costituiscono circa il 2% della
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biomassa in ingresso e saranno raccolte in un apposito cassone metallico con copertura localizzano nel
piazzale esterno dell’edificio.
Le ceneri e le polveri decadenti dall’impianto saranno gestite in modalità “deposito temporaneo” ai
sensi dell’art. 183 lettera bb) del Dlgs 152/06 e smi.
E.7 TRASPORTI IN INGRESSO ED USCITA DALL’IMPIANTO, ANALISI DEL
CARICO VIABILISTICO INDOTTO
Considerando il funzionamento a pieno carico dell’impianto si avranno i seguente numero di trasporti:
Trasporti in ingresso:
Cippato di Legno :
4835 ton/anno : 21 ton/trasporto =
Trasporti in uscita:
Ceneri : 4835 ton/anno x 2% = 96,7 ton/anno : 2 ton/trasporto =
230
trasporti/anno
48
trasporti/anno
Si prevede il carico della tramoggia per n° 2 volte a settimana con un carico di circa (193 mc /x 350
Kg/mc) 70 ton per volta.
Tali dati potranno subire modifiche a seconda del tipo di sistema di trasporto prescelto dal fornitore
della biomassa legnosa.
F) COMPONENTI PRINCIPALI DELL’IMPIANTO
L’impianto sarà costituito dalle apparecchiature e dai sistemi di seguito elencati:
1) EDIFICIO PREFABRICATO ESISTENTE;
2) PIAZZALE DI CARICO E MANOVRA;
3) BUNKER STOCCAGGIO CIPPATO;
4) SISTEMA DI CARICO CIPPATO;
5) BRUCIATORE E CALDAIA;
6) CICLONE DEPOLVERATORE;
7) SCAMBIATORE FUMI-FLUIDO E TURBINA ORC;
8) FILTRO A MANICHE;
9) VENTILATORE ESTRAZIONE FUMI;
10) CAMINO ESPULSIONE FUMI (E01);
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11) POMPE TELERISCALDAMENTO;
12) PUFFER ENERGETICO;
13) LOCALE DI CONTROLLO (PLC);
14) SERVIZI IGIENICI;
15) CABINA DI TRASFORMAZIONE MT/MT;
16) DRY COOLER ORC;
17) DRY COOLER ACQUA RAFFREDDAMENTO CALDAIA;
18) RETE TELERISCALDAMENTO
19) RETE DI CONNESSIONE ENERGIA ELETTRICA
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G) CALCOLO DELL’ENERGIA PRODOTTA DALL’IMPIANTO
I principali dati tecnici del cogeneratore sono i seguenti:
Potenza Elettrica Nominale:
201 kW
Potenza termica Max disponibile da ORC
1225 kW
Potenza termica disponibile da griglia
50 kW
Potenza termica disponibile da Bio-Smoke
100 kW
Potenza Termica Disponibile:
1375 kW
Ore di funzionamento stimate.
8.250 ore/anno
G.1 ENERGIA ELETTRICA
L’energia elettrica lorda prodotta annualmente sarà pari a:
Potenza [kW]
N° ore
Energia Lorda
funzionamento
Prodotta
[kWh/anno]
201
x
8.250
=
1.658.250
L’autoconsumo effettivo dell’impianto a Biomassa è stimabile come segue:
Energia Lorda
Autoconsumo
Autoconsumi
Prodotta
[kWh/anno]
[kWh/anno]
1.658.250
x
17 %
=
281.903
G.2 DESTINO DELL’ENERGIA ELETTRICA
L’energia elettrica netta prodotta sarà interamente immessa in rete per la ventita al Gstore dei Servizi
di rete.
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G.3 ENERGIA TERMICA
L’energia termica disponibile annualmente a pieno carico sarà pari a:
Potenza
N°ore
Energia Lorda
[kW]
funzionamento
Prodotta
[kWh/anno]
ORC
1225
x
8.250
=
GRIGLIA
50
8.250
412.500
BIO-SMOKE
100
8.250
825.000
Tot
1375
Tot
11.343.750
10.106.250
G.4 DESTINO DELL’ENERGIA TERMICA
L’energia termica, sotto forma di acqua calda sanitaria sarà trasferita, per mezzo della rete di
teleriscaldamento in progetto alle utenze termiche finali.
Tra i potenziali utilizzatori dell’energia termica ci sono i seguenti edifici pubblici:
UTENZA
ENERGIA
[KWh]
Potenze
scambiatori
[kW]
SCUOLA ELEMENTARE: via Dossolo, 35
PDR:
00880000881290
315.612
300
SCUOLE MEDIE: via Dossolo, 41
PDR:
00881901498095
947.432
750
CASA DI RIPOSO: Via S. Maria, 17
PDR:
479.000
500
POLO INFANZIA
PDR:
192.785
200
CENTRO SPORTIVO: viale O. Avanzi, 64
PDR:
00883204412880
136.718
150
CENTRO SPORTIVO: viale O. Avanzi, 64
PDR:
00881901498038
138.983
150
2.210.530
2.050
Tot / anno
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Come si può notare la potenza nominale delle utenze finali probabili utilizzatori dell’energia termica
è maggiore della potenza nominale generata dall’impianto.
Sarà necessario eseguire analisi energetica delle singole utenze per definire i profili termici
migliori al fine di ottimizzare il rendimento dell’impianto.
Il progetto non prevede l’installazione di caldaie di back-up in quanto non è prevista la dismissione
delle centrali termiche localizzate presso le utenze finali, che fungerebbero esse stesse da backup.
È comunque possibile pensare ad un futuro potenziamento della centrale della centrale inserendo
energia termica a valle del circuito di riscaldamento immettendo dunque potenza nel puffer
energetico in progetto. Ciò al fine di tutelare gli incentivi previsti per la produzione di energia
elettrica per il presente impianto.
G. 5 COGENERAZIONE E CALCOLO INDICE PES
Si ipotizza il funzionamento dell’impianto per 8250 ore con Temperature H2O di 75-95°C.
Seguendo la procedura indicata nel D.M. 4 agosto 2011 (G.U. 218) e nella Delibera AEEG 42/02, si
ha:
a
b
c
d
e
f
g
h
i
Ore di funzionamento (h)
Potenza elettrica installata (kW)
Potenza termica utile (kW)
Potenza chimica entrante media (kW)
Potenza elettrica autoconsumata (kW)
Energia elettrica prodotta (kWh)
Energia termica utile (kWh)
Energia chimica entrante (kWh)
Rendimento globale
8.250
201
786
1.742
(b x 17%)
(a x b)
(a x c)
(a x d)
[(f + g)/h]
34
1.658.250
6.485.184
14.375.160
0,57
Poiché il rendimento globale è minore del 75%, non è possibile considerare che tutta l’energia
elettrica sia prodotta in regime cogenerativo, per cui si procede con calcolo macchina virtuale.
l Rendimento non CHP
m Ceff
[f / h]
0,12
[l/(0,75-l)]
0,18
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n ECHP
[m x g]
1.178.770
o E non CHP
[f - n]
479.480
p F non CHP
[o/ l]
4.156.555
q FCHP
[h- p]
10.218.605
r CHPH
[ g / q]
0,63
All.to V DM 5-11-2011
0,86369
[n / q]
0,12
u RefE
All.to V DM 5-11-2011
0,31420
v PES
[1-1/(r/s+t/u)]
0,09
z LT
[g/(g+f*0,83)]
0,82
s refH
t CHPE
Alla luce delle caratteristiche della centrale di cogenerazione, dei calcoli effettuati e della normativa
di riferimento, l’impianto presenta i seguenti valori di caratterizzazione dell’assetto cogenerativo:
-
Operante in assetto cogenerativo CAR
-
Indice PES > 0
-
Indice LT> 15 %
H) VERIFICA AMBIENTALE
H.1 GESTIONE DEI RIFIUTI
L’impianto in oggetto è alimentato da cippato di legna il quale, a combustione avvenuta, compiuto i
fuoriesce come cenere.
Le ceneri di combustione provenienti dalla caldaia, così come le polveri provenienti dai sistemi di
abbattimento fumi (cer 10 01 03 ceneri leggere di legno non trattato) costituiscono circa il 2-3% della
biomassa in ingresso e saranno raccolte in un apposito cassone metallico con copertura localizzano nel
piazzale esterno dell’edificio.
Le ceneri e le polveri decadenti dall’impianto saranno gestite in modalità “deposito temporaneo” ai
sensi dell’art. 183 lettera bb) del Dlgs 152/06 e smi.
H.2 EMISSIONI INQUINANTI
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L’impianto ha una POTENZA TERMICA NOMINALE superiore a 1 MW e come tale è sottoposto ad
autorizzazione alle emissioni in atmosfera (Parte V Titolo I punto 14, art 269 del D.l.vo 152 del 2006).
Tale autorizzazione dovrà essere acquisita prima dell’entrata in funzione dell’impianto
Nel caso in esame le emissioni imputabili all’impianto sono essenzialmente in atmosfera e dovute:
· ai fumi combusti ( Camino principale Punto emissione E01 , e camino di emergenza, Punto
emissione E01);
Il punto di sbocco sarà opportunamente posizionato dal punto di vista plani altimetrico ed inoltre il
camino sarà munito di apposita presa per il campionamento dei fumi raggiungibile in condizioni di
sicurezza con apposita scala.
I limiti di emissione per gli impianti di cogenerazione alimentati a biomassa sono fissati da DGR Reg.
Lombardia n° 3934/2012
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H.3 SISTEMI DI ABBATITMENTO DELLE EMISSIONI INQUINANTI
I principali inquinanti che l’impianto ha l’obiettivo di abbattere sono:
-
Polveri, per le quali sono previsti i sistemi di abbattimento a secco sopra elencati (Cicloni + filtro
a maniche) in grado di garantire i limiti imposti dalla normativa regionale vigente con adeguati
margini di sicurezza;
-
NOx, CO e SO2, per i quali l’abbattimento avverrà in camera di combustione;
In particolare, il sistema bruciatore+caldaia è stato progettato in modo da poter abbattere tutti
quegli ossidi di azoto che si formano generalmente in seguito alla combustione in presenza di aria
atmosferica.
Gli NOx che si formano in seguito a combustione sono:
NO
Ossido di azoto
NO2
Diossido di azoto
N2O
Ossido di diazoto
N2O3
Triossido di diazoto
N2O5
Pentossido di diazoto
Quantità e mix degli NOx che si formano sono funzione del combustibile utilizzato e delle
modalità di combustione.
I meccanismi con cui si possono formare gli NOx in seguito a combustione sono essenzialmente
di tre tipi:
a) Prompt
b) Thermal
c) Fuel
I Prompt-NOx sono gli NOx che si formano nei primissimi istanti della combustione dove cioè un
altissimo numero di composti particolarmente reattivi reagiscono con l’ossigeno e con l’azoto
presente tanto nell’aria che nel combustibile. Per la natura instabile della sua formazione i Prompt
NOx hanno la tendenza a ridursi ai componenti base anche in seguito alla forte formazione di CO
che funge da catalizzatore.
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I Thermal NOx sono invece quegli NOx che nascono in seguito alla forte energia generata dalle
fiamme e che fanno reagire ossigeno ed azoto fino a combinarli fra loro. L’equazione generale
che regola la loro formazione è la seguente
I contrinuti invece degli NO2 sono generalmente dell’ordine dell’1-2% di quelli di NO per cui si
trascurano. In genere se si limita la temperatura delle fiamme al di sotto dei 1100°C si generano valori
di NOx che rispettano le normative di riferimento. Viceversa si formeranno elevate concentrazioni di
NOx che coloreranno di toni gialli i fumi al camino. Uno dei metodi più comuni per la limitazione
delle emissioni è il ricircolo dei fumi che permette di ridurre le temperature di fiamma grazie al basso
contenuto di ossigeno dei fumi stessi e che quindi va a limitare la formazione di ossidi di azoto.
I Fuel NOx scaturiscono invece dalla riduzione dei legami deboli presenti nei composti azotati organici
e quindi derivano essenzialmente dalla natura del combustibile. La loro riduzione passa
necessariamente tramite un sistema con o senza catalizzatore (SCR Selective Catalytic Reaction e
SNCR Selective Non Catalytic Reaction) attraverso l’iniezione di ammoniaca o di urea (che, più facile
da trattare come processo, all’interno della camera di combustione si trasforma in ammoniaca).
L’iniezione deve avvenire all’interno di una finestra di temperature (870°C < T < 1150°C) stabilito. La
reazione principale che avviene è la seguente:
Al di sopra della temperatura di 1150 °C invece la reazione che
avviene diventa la seguente:
Quindi l’iniezione incrementa gli ossidi di azoto anziché ridurli.
Particolare attenzione
nell’applicazione di queste tecniche va posta al grado di miscelazione dell’urea attraverso la camera di
combustione al fine di garantire una concentrazione omogenea nelle sezioni intermedie: per far ciò una
buona analisi CFD deve essere realizzata a priori rispetto alla progettazione della macchina.
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La caldaia è progettata al fine di massimizzare i volumi delle camere di combustione fino a valori di 2
secondi di tempo di permanenza. Questo porta con sé un notevole sviluppo di peso di refrattario ma
permette, tramite un adeguato disegno, di ridurre i surriscaldamenti in camera di combustione e di
realizzare macchine che presentano una temperatura della post camera superiore a quella della camera.
Questa soluzione permette di ridurre la formazione di NOx-fuel al minimo, concentrandola solo là
dove non vi è pieno irraggiamento della fiamma. La regolazione della macchina infatti va ad agire in
modo da limitare la temperatura dei fumi di combustione all’interno di una fascia compresa tra i 950°C
e i 1050°C in modo da massimizzare gli scambi termici pur riducendo la massimo la formazione di
NOx-thermal. La macchina è inoltre predisposta per il ricircolo pieno dei fumi tanto come aria
primaria che come aria secondaria al fine di incrementare il volume complessivo a disposizione dei
prodotti di combustione e di ridurre al massimo fenomeni di surriscaldo locale della griglia
(ricordiamo che l’iniezione di aria a basso contenuto di ossigeno permette oltre ad una accelerazione
della fase evaporativa anche una decellerazione della cinetica di combustione, riducendo in linea di
massima di un centinaio di gradi la temperatura di fiamma), dall’altra parte l’iniezione di aria terziaria
fresca e carica di ossigeno in zona coperta dall’irraggiamento delle fiamme fa sì che la temperatura
adiabatica di fiamma si raggiunga solo in una zona non critica per la formazione dei composti azotati.
Inoltre il riciclo delle arie permette di ridurre in maniera significativa il totale dei fumi
complessivamente emessi riducendo pertanto in maniera significativa le emissioni totali (ovviamente
la concentrazione sarà maggiore ma con un minor flusso uscente). Gli ampi volumi della post camera e
la logica di utilizzo (range di temperature in post camera costante) permettono eventualmente
l’introduzione di sistemi di iniezione non catalitica in maniera estremamente semplice ed
implementabile anche in un secondo tempo.
La caldaia in progetto si presenta come macchine in grado di garantire le emissioni secondo le
normative vigenti bruciando materiale di origine naturale. In caso di materiali con apporti di azoto
importanti l’introduzione di sistemi SNCR permette il rispetto delle stesse normative anche in
condizioni di carico parziale.
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I) MODALITA’ D’APPROVVIGIONAMENTO IDRICO e SCARICHI
L’approvvigionamento idrico necessario all’impianto servirà per:
-
Uso igienico Sanitario;
-
Uso Industriale per acqua di Processo (raffreddamento caldaia);
-
Uso Antincendio;
Per l’uso igienico sanitario, per l’acqua ai processo e per l’antincendio sarà realizzato apposito
allacciamento all’acquedotto Comunale su Via XXV Aprile.
Lo scarico delle acque reflue di tipo civile avverrà utilizzando l’allacciamento esistente.
Non sono previsti scarichi di acque reflue di processo.
L) PREVENZIONE INCENDI
L.1) ATTIVITA’ SOGGETTE A PREVENZIONE INCENDI
ATTIVITA’ N° 36.1.B: Depositi di legnami da costruzione e da lavorazione, di legna da ardere, di
paglia, fieno, di canne, di fascine, di carbone vegetale e minerale, di carbonella, di sughero e ad altri
prodotti affini con quantitativi in massa da 50'000 kg a 500'000 kg.
(deposito cippato di legna)
ATTIVITA’ N° 74.3.C: Impianti per la produzione di calore alimentati a combustibile solido, liquido
o gassoso con potenzialità superiore a 700 kW. (Caldaia da 1808 kw)
Saranno rispettate le disposizioni antincendio di cui al DM 28/04/2005: “Approvazione della regola tecnica di prevenzione
incendi per la progettazione, la costruzione e l'esercizio degli impianti termici alimentati da combustibili liquidi.”
TURBINA ORC: Attività non contemplata nell’elenco delle attività soggette ai controlli dei Vigili del
Fuoco ai sensi del D.P.R. 151/2011. Quantità di fluido inferiore ad 1 mc (0,850 mc) di cui all’attività
48.1.B.
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Saranno rispettate le disposizioni antincendio di cui al DM 13/07/2011: “Approvazione della regola tecnica di prevenzione
incendi per la installazione di motori a combustione interna accoppiati a macchina generatrice elettrica o ad altra
macchina operatrice e di unità di cogenerazione a servizio di attività civili, industriali, agricole, artigianali, commerciali e
di servizi.”
L.2) INDIVIDUAZIONE DEI PERICOLI D’INCENDIO
Destinazione d’uso (generale e particolare)
Trattasi di Impianto per la produzione di energia elettrica e termica.
L’impianto sorge in zona industriale nel Comune di Gavardo (BS).
Sostanze pericolose e loro stoccaggio
Deposito cippato di legna: stoccato in struttura in c.a. situata all’interno di compartimentazione in
pannelli REI 120.
Fluido di processo “olio silossanico” : fluido in circolo nella turbina ORC.
Impianti di processo, macchine, apparecchiature ed attrezzi
Gli impianti di processo e i macchinari presenti saranno realizzati/installati, rispettando gli ultimi
criteri tecnici e gli standard europei.
Movimentazioni interne
Le movimentazioni interne avverranno con mezzi guidati da operatori abilitati per il carico del
deposito di cippato. I mezzi, con segnalazione acustica e ottica, viaggeranno a velocità non superiore a
10 km/h.
Aree a rischio specifico
Le aree a rischio specifico sono costituite dal locale del bruciatore e da quello della turbina ORC.
Sicurezza antincendio
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Prima dell’inizio dell’attività verrà redatto il documento di valutazione dei rischi , il piano di
emergenza ai sensi del D.M. 10.03.1998 e verrà nominato il Responsabile delle emergenze ed
eventuale sostituto.
Sarà organizzato il servizio di sicurezza antincendio con conseguimento di attestato al corso di
formazione per rischio incendio alla luce di quanto previsto dal D.M. 10/03/98 “Criteri generali di
sicurezza antincendio e per la gestione dell’emergenza nei luoghi di lavoro e il D.lgs 81/08 Testo unico
sulla sicurezza sul lavoro”.
L.3) ATTREZZATURE MOBILI DI ESTINZIONE INCENDI
Gli estintori sono del tipo a polvere di tipo approvato dal Ministero dell’Interno e conformi alla norma
UNI EN 3-7:2005
Gli estintori saranno appesi a muro mediante apposito gancio e corredati da cartello di segnalazione.
Saranno installati nelle posizioni indicate nella planimetria di progetto e comunque in posizione ben
visibile e di facile accesso. La manutenzione delle attrezzature mobili di estinzione verrà eseguita
secondo quanto stabilito dalla UNI 9994:2013.
Il numero e il tipo sono scelti in conformità all’Allegato V del DM 10.03.1998.
Locale Caldaia:
Sarà installato in posizione segnalata e facilmente raggiungibile 1 estintore carrellato a polvere di tipo
omologato per fuochi di classe 34 A 144 B C con contenuto di agente estinguente non inferiore a 50 kg
ed 1 estintore portatile a polvere di tipo omologato per fuochi di classe 34 A 144 B C con contenuto di
agente estinguente non inferiore a 6 kg.
Locale Turbina ORC:
Sarà installato in posizione segnalata e facilmente raggiungibile 1 estintore carrellato a polvere di tipo
omologato per fuochi di classe 34 A 144 B C con contenuto di agente estinguente non inferiore a 50 kg
ed 1 estintore portatile a polvere di tipo omologato per fuochi di classe 34 A 144 B C con contenuto di
agente estinguente non inferiore a 6 kg.
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A titolo cautelativo e per ulteriore sicurezza saranno installati 2 estintori portatili a polvere di tipo
omologato per fuochi di classe 34 A 144 B C con contenuto di agente estinguente non inferiore a 6 kg
nel locale quadri elettrici e nel locale pompe.
L.4) IMPIANTI FISSI DI ESTINZIONE INCENDI
Normativa di riferimento
DM 20.12.2012 - Regola tecnica Impianti antincendio
UNI 10779 - Reti di idranti
UNI 11292 - Locali gruppi di pompaggio
UNI 12845 - Sistemi di pompaggio
UNI 14384 - Idranti a colonna soprassuolo in ghisa.
Installazione impianto protezione esterna
Si prevede l’installazione di n° 2 idranti DN 45 a muro, con portata 120 litri/min e pressione 2 bar,
ognuno nelle immediate vicinanze dei due accessi carrali dell’edificio.
Tutte le bocche saranno dotate di segnale di bocca d'incendio, conforme per dimensioni e colori al D.
Lgs. n. 81 del 09.04.2008.
Alimentazione
L’alimentazione sarà garantita dalla rete antincendio Comunale che ne garantisce pressione e portata.
M)
PERSONALE
OCCUPAZIONALI
ADDETTO
ALL’IMPIANTO
E
RICADUTE
Nel normale funzionamento sarà necessario un tecnico, che periodicamente controlli il processo e si
occupi anche della manutenzione ordinaria, come, ad esempio, il controllo della regolare combustione.
Bisogna considerare inoltre che sia reperibile 24 ore su 24 un tecnico per fare la manutenzione
straordinaria, in caso di guasti imprevisti. Unendo le funzioni si può pensare ad una soluzione con
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una persona presente in impianto circa 8-10 ore giorno e i servizi di manutenzione e reperibilità
esternalizzati.
il Progettista
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