Efficientamento energetico degli allevamenti zootecnici

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1 VALUTATI DAL CRPA 18 INTERVENTI PER IL COMPARTO SUINO, BOVINO E AVICOLO Efficientamento energetico degli allevamenti zootecnici Nel settore zootecnico sono possibili ampi margini di miglioramento in termini di efficienza energetica. Tutti gli investimenti in efficientamento analizzati nell ambito del progetto Re Sole, finanziato dalla Regione Emilia-Romagna, sono infatti risultati redditizi, in particolare quelli sulla coibentazione degli edifici, sulla ventilazione e sull illuminazione di Paolo Rossi, Magda C. Schiff «È opinione diffusa che l efficienza energetica rappresenti un opzione chiave nelle mani dei decisori politici, ma gli sforzi sinora profusi hanno consentito solo un limitato sfruttamento del suo potenziale economico». Questa frase, ripresa dal World energy outlook 2012 (Weo-2012), fa capire l importanza strategica di questa tematica nelle complesse sfide relative all uso intelligente dell energia e alle azioni di contrasto ai cambiamenti climatici. Inoltre, rilancia sulla grande potenzialità dell efficienza energetica, che se diffusamente adottata si stima consentirebbe il dimezzamento della domanda di energia primaria da qui al 2035, favorendo nel contempo la crescita economica e la tutela dell ambiente. A livello europeo, lo strumento normativo più recente sul tema dell efficienza energetica è la direttiva 2012/27/UE (recepita in Italia dal dlgs 4 luglio 2014, n. 102), che stabilisce norme atte a rimuovere gli ostacoli sul mercato dell energia e a superare le carenze del mercato che frenano l efficienza nella fornitura e nell uso dell energia. Le azioni per perseguire l efficienza energetica possono essere distinte in due grandi gruppi di intervento: miglioramento delle modalità di esecuzione del lavoro, ottenuto senza investimenti materiali, bensì con formazione e informazione sulle metodiche operative necessarie allo svolgimento ottimale di un operazione. Lo scopo è di eliminare i consumi energetici «inutili», derivanti da cattive procedure o cattive abitudini; modifiche all assetto strutturale e impiantistico, con investimenti in materiali e/o mezzi tecnici, per svolgere un certo lavoro in modo più efficiente, ad esempio con tecnologie a basso consumo e/o maggiore rendimento. L efficienza energetica in zootecnia Il settore zootecnico si presenta particolarmente interessante per l applicazione di azioni per il miglioramento dell efficienza energetica, per il fatto che fino a oggi molto poco è stato fatto. Il primo passo da compiere dovrebbe essere quello di dotarsi di strumenti di analisi e competenze professionali per il controllo continuo della situazione energetica aziendale, sia per quanto riguarda i consumi elettrici sia di carburante, da confrontare con le indicazioni di consumo energetico medio della propria tipologia di allevamento. Questo al fine di evidenziare eventuali anomalie nel consumo totale o nei consumi parziali, allo scopo di ricercarne le cause e individuare i rimedi. Prima di pensare ai grandi investimenti, è consigliabile adottare una serie di semplici «buone pratiche», capaci di migliorare sostanzialmente l efficienza energetica in allevamento. Vediamo di seguito alcuni possibili interventi. Inverter. Tra le buone pratiche, c è la regolazione dei motori elettrici, soprattutto nei comparti dove i motori sono maggiormente usati, come ad esempio 5/2015 supplemento a L Informatore Agrario 13

2 TABELLA 1 - Tavola riassuntiva degli indici di valutazione della redditività degli investimenti proposti nelle schede di miglioramento del progetto Re Sole ( 1 ) Comparto N. intervento - Tema Tipo di ricovero nella ventilazione artificiale e nei sistemi di pompaggio (pompe del vuoto, pompe per liquami), adottando la tecnologia degli inverter. In particolare gli inverter Ca-Ca (da corrente alternata a corrente alternata) o raddrizzatori-invertitori variano la frequenza e la tensione di alimentazione di un motore Costo intervento (euro) VAN ( 2 ) (euro) VAN unitario (euro/ hpu) ( 3 ) TIR ( 4 ) 1 - Ventilazione ,21 66,33 Porcilaia per 2 - Raffrescamento ,91 20,38 gestazione 3 - Illuminazione ,48 26, Coibentazione Porcilaia per ,70 13, Ventilazione maternità ,02 18,86 Suino 6 - Coibentazione Porcilaia postsvezzamento ,13 17, Ventilazione ,88 5, Coibentazione Porcilaia per accrescimento ,10 23, Ventilazione Porcilaia per ,80 11, Illuminazione ingrasso ,17 21, Raffrescamento ,74 16,54 Bovino 11b - Riscaldamento Stalla da latte ,61 7, Illuminazione ,29 28, Coibentazione ,11 16,83 Pollaio per 14 - Ventilazione ,93 18,71 polli da carne Avicolo 15 - Illuminazione ,48 22, Ventilazione Pollaio per ,89 19, Illuminazione galline ovaiole ,62 29,36 ( 1 ) Le schede di miglioramento con i dettagli di tutti gli interventi sono scaricabili dal sito ( 2 ) VAN = Valore attuale netto. ( 3 ) hpu = heat producing unit. ( 4 ) TIR = Tasso interno di rendimento. elettrico per adeguarne la velocità alle effettive esigenze consentendo, nei sistemi a portata variabile che fanno uso di pompe e ventilatori, di ottenere risparmi compresi fra il 20 e il 60%. Riscaldamento dell acqua. Anche per riscaldare l acqua tecnologica necessa- Per limitare i consumi energetici è importante migliorare l isolamento degli edifici, in particolare quelli riscaldati, valutando anche le perdite per cattiva tenuta dei vari componenti di chiusura ria a diverse attività (lavaggio impianti, lavaggio locali e attrezzature, lavaggio mammelle, preparazione del latte artificiale, ecc.), a parte gli interventi impiantistici specifici, è bene considerare una serie di piccoli accorgimenti da attuarsi in sede di realizzazione o in fase di funzionamento. Ad esempio, la scelta della temperatura dell acqua: una regola generale è quella di non surriscaldarla, sia per evitare inutili consumi aggiuntivi, sia per limitare la dispersione di calore nella rete di distribuzione e nel serbatoio di accumulo. A livello costruttivo, invece, l impianto deve avere tubazioni adeguatamente coibentate e la caldaia deve essere posizionata il più vicino possibile alle aree del fabbricato dove l acqua calda viene utilizzata con maggiore frequenza. Motori e apparecchiature elettriche. Nel caso di nuovi motori o apparecchiature elettriche, sono oggi disponibili, per numerose applicazioni, motori ad alto rendimento (o a limitata dissipazione). In questi motori la percentuale di energia utilizzata per il lavoro utile (movimento meccanico) è maggiore rispetto ai motori tradizionali, perché una quota inferiore di energia viene dissipata sotto forma di calore. Di fatto, questi motori consentono risparmi energetici nell ordine del 10% rispetto a motori tradizionali, pur non richiedendo investimenti gravosi (tempi di rientro da 12 a 36 mesi). La sempre maggiore diffusione degli impianti per la produzione di energia da fonti rinnovabili nel comparto zootecnico rende assai interessante l adozione di impianti a funzionamento elettrico in sostituzione di macchine che consumano combustibili tradizionali. Tra queste, le macchine automatiche che distribuiscono l alimento in mangiatoia, magari in abbinamento con un impianto completo di preparazione della miscela alimentare e di rifornimento del carro distributore. Isolamento termico e recupero del calore. Per l allevamento di animali giovani (suinetti, pulcini), dove il controllo della ventilazione e del riscaldamento sono particolarmente importanti, possono essere messe in atto azioni di efficientamento di vario tipo, partendo dall isolamento termico fino ai sistemi di controllo automatico delle condizioni ambientali interne. 14 supplemento a L Informatore Agrario 5/2015

3 Usando lampadine e tubi fluorescenti a basso consumo e installando sensori intelligenti in uffici e annessi è possibile ridurre il consumo energetico dell illuminazione del 15-50% Tra i principali sistemi in grado di economizzare l energia per il riscaldamento negli edifici di allevamento vanno annoverati gli impianti di recupero di calore dall aria estratta con la ventilazione, con un risparmio, a seconda del tipo di allevamento e della tecnologia adottata, fino al 60% dell energia. Il progetto Re Sole Nell ambito del progetto «Re Sole» finanziato dalla Regione Emilia-Romagna, cofinanziato da ditte private e realizzato dal Crpa, sono stati individuati alcuni campi d azione prioritari per il miglioramento dell efficienza energetica negli allevamenti. Gli interventi sono stati descritti in dettaglio in 18 schede di miglioramento raccolte nella pubblicazione «Linee guida per il risparmio energetico e per la produzione di energia da fonte solare negli allevamenti zootecnici», scaricabile dalla pagina Risultati del sito di progetto www. agricolturasolare.it Ogni scheda di miglioramento tratta uno specifico intervento, che viene descritto nei suoi aspetti essenziali. Partendo da una serie di dati di base, derivanti dalle caratteristiche del ricovero, la scheda elenca il costo dell intervento, il risparmio energetico ottenibile, la durata presunta della tecnologia introdotta, gli eventuali minori costi oltre a quelli energetici e, infine, la redditività dell investimento attraverso la valutazione del VAN (Valore attuale netto serve a valutare l ammontare della ricchezza generata dall investimento, riferita al momento zero, cioè al momento dell ipotetico investimento) e del TIR TABELLA 2 - Scheda di miglioramento per l investimento sulla ventilazione di una porcilaia per scrofe in gestazione Tipo ricovero Porcilaia per la fase di gestazione, con ventilazione artificiale ( 1 ) Categoria intervento Ventilazione Tipo intervento Modifica dell impianto di ventilazione Sostituzione della centralina di controllo tradizionale, con regolazione a 4 posizioni preimpostate, con nuova centralina Descrizione intervento a regolazione continua con tecnologia a inverter. Si assume che i ventilatori già installati debbano essere sostituiti con nuovi ventilatori, di analoghe prestazioni, adatti alla nuova tecnologia Costo intervento euro Risparmio energetico kwh/anno ottenibile Durata intervento 15 anni Come effetto del miglior funzionamento dell impianto di ventilazione, che è in grado di adattare in modo più preciso le portate di ventilazione alle condizioni microclimatiche e alle esigenze degli animali, si assumono i seguenti miglioramenti: suinetti svezzati per scrofa/anno = +1,5% consumo alimento = 4% Minori costi Di conseguenza, il costo di produzione dell allevamento a ciclo chiuso si riduce di 0,016 euro/kg di peso vivo prodotto. Cautelativamente, si assume solo la metà di questo minore costo, pari a 0,008 euro/kg di peso vivo prodotto. Il peso vivo prodotto attribuibile ai 160 posti scrofa presenti nella porcilaia è pari a kg/anno; quindi, il relativo risparmio totale annuo sul costo di produzione è pari a euro 0,20 euro/kwh il primo anno; aumento dell 1% per ogni anno Costo energia elettrica successivo Reddito indiretto (mancato esborso derivante dal risparmio energetico e dalla riduzione del costo di produzione) Redditività investimento Tasso di attualizzazione = 4,75% VAN = euro (739,21 euro/hpu); TIR = 66,33% ( 1 ) Variante riportata nella Scheda tecnica n. 1 delle «Linee guida per il risparmio energetico e per la produzione di energia da fonte solare negli allevamenti zootecnici», scaricabile dalla pagina dei Risultati del sito di progetto VAN = Valore attuale netto; hpu = heat producing unit; TIR = Tasso interno di rendimento. Quasi euro di VAN è il miglior risultato ottenuto; conseguenza di un costo d investimento relativamente basso e di benefici interessanti per la riduzione del costo di produzione. La diffusione degli impianti fotovoltaici ha reso conveniente l utilizzo di impianti elettrici nella gestione dell allevamento 5/2015 supplemento a L Informatore Agrario 15

4 TABELLA 3 - Scheda di miglioramento per l investimento sull illuminazione di una stalla di vacche da latte Tipo ricovero Stalla per vacche da latte Categoria intervento Illuminazione Impianto di illuminazione innovativo con lampade a basso Tipo intervento consumo, in sostituzione di quelle presenti nell impianto tradizionale Descrizione intervento Sostituzione dei tubi fluorescenti tradizionali da 58 W con tubi a LED a basso consumo da 31 W, con analoghe caratteristiche illuminotecniche. Stalla: 102 tubi, potenza installata di 3,162 kw. Zona di attesa: 8 tubi, potenza installata di 0,248 kw. Sala di mungitura: 24 tubi, potenza installata di 0,744 kw. Totale: 134 tubi, potenza totale installata di 4,154 kw Gli inverter applicati a ventilatori e pompe hanno tempi di rientro dell investimento di 6-18 mesi. Consentono inoltre una riduzione dei costi di manutenzione e una maggiore vita utile degli impianti (Tasso interno di rendimento basato sull attualizzazione dei flussi di cassa rende confrontabili investimenti programmati per periodi di tempo differenti). In tabella 1 vengono riassunti i valori di redditività dell investimento per tutte le schede di miglioramento. È anche riportato il VAN unitario parametrato agli hpu presenti nel ricovero, ricordando che 1 hpu (heat producing unit) è l insieme di animali che produce W di calore totale alla temperatura dell aria di 20 C. In pratica, questo indice consente di rendere più confrontabili i dati riferiti ad animali con dimensioni e produzioni molto differenti (come galline ovaiole e vacche da latte). Qui di seguito vengono descritti, a titolo di esempio, i migliori risultati in termini di VAN calcolato sugli investimenti della durata di 15 anni. Costo intervento Risparmio energetico ottenibile Durata intervento Minori costi euro kwh/anno Gli interventi più convenienti Ventilazione porcilaia Il miglior risultato in termini di VAN, pari a poco meno di euro, si ottiene dal miglioramento n. 1 relativo all impianto di ventilazione di una porcilaia da gestazione (tabella 2). Ciò 15 anni Per manutenzione nei 15 anni (sostituzione dei tubi tradizionali, degli starter e dei ballast): euro. Non si ipotizzano effetti sulla produzione e sui relativi costi 0,20 euro/kwh il primo anno; aumento dell 1% per ogni anno Costo energia elettrica successivo Reddito indiretto (mancato esborso derivante dal risparmio energetico e dalla riduzione dei costi di manutenzione) Redditività investimento Tasso di attualizzazione = 4,75% VAN = euro (186,29 euro/hpu); TIR = 28,73% VAN = Valore attuale netto; hpu = heat producing unit; TIR = Tasso interno di rendimento. In questo caso il VAN ( euro) è dato da un beneficio diretto dell intervento: risparmio energetico e minori costi di manutenzione. Vantaggio dato dal numero di punti luce e dalla potenza installata. è conseguenza di un costo d investimento relativamente basso e di benefici molto interessanti per la componente di riduzione del costo di produzione (beneficio indiretto), nonostante sia stato considerato un valore molto cautelativo, pari a 0,008 euro/kg peso vivo (3.864 euro/anno). Illuminazione stalla da latte Un impianto solare termico permette di ridurre i costi di riscaldamento e per la produzione di acqua calda Anche il miglioramento n. 12, riguardante l impianto di illuminazione della stalla per vacche da latte (tabella 3) evidenzia un VAN molto interessante, pari a circa euro. Da notare che in questo caso il beneficio è tutto diretto, cioè imputabile al risparmio energetico e ai minori costi di manutenzione del nuovo impianto, in quanto non si sono ipotizzati effetti sulla produzione. Il vantaggio è determinato dal numero di punti luce della stalla (134 tubi) e dalla potenza installata totale di oltre 4 kw, valori elevati se confrontati con le altre strutture d allevamento considerate. È molto interessante il fatto che il VAN rimarrebbe positivo (per circa euro) 16 supplemento a L Informatore Agrario 5/2015

5 anche nel caso in cui si azzerasse il beneficio del risparmio energetico, lasciando solo i minori costi di manutenzione. Ventilazione pollaio Un VAN di circa euro caratterizza il miglioramento n. 16 riguardante la ventilazione nel pollaio per galline ovaiole (tabella 4). Si è ipotizzato un calo del costo di produzione delle uova dello 0,6%, che nel complesso porta a una riduzione di euro/anno; il VAN rimane positivo fino a una riduzione di 371 euro/anno, corrispondenti a un calo dello 0,15% del costo di produzione. Isolamento termico Gli interventi di miglioramento per i quali è stata fissata una durata di 20 anni hanno riguardato tutti l aumento del livello di isolamento termico degli edifici. Nonostante i costi d investimento nettamente più alti rispetto agli altri interventi, questi evidenziano VAN mediamente più elevati. Questo vale, in particolare, per il miglioramento n. 13 relativo al pollaio per broilers, che a fronte di un costo di euro, mostra un VAN di quasi euro, in assoluto il dato più alto fra quelli calcolati. Il VAN rimane positivo fino a un risparmio energetico di kwh termici (contro gli calcolati nella simulazione). Anche gli interventi di coibentazione delle porcilaie ottengono ottimi riscontri in termini di redditività dell investimento, con l isolamento dell edificio per l accrescimento (miglioramento n. 8) che raggiunge un VAN di quasi euro, mentre quello per il post-svezzamento (miglioramento n. 6) ha un VAN di quasi euro. Il beneficio di questi interventi attinenti all isolamento termico è esclusivamente di tipo diretto, cioè basato sul risparmio energetico ottenibile passando dalla situazione ante a quella post dell edificio, mentre non sono stati considerati effetti positivi sulle prestazioni degli animali, benché le migliori condizioni ambientali li ammetterebbero. Buoni risultati per tutti gli interventi La valutazione della redditività mediante il TIR pone nettamente al primo posto il miglioramento n. 1 (ventilazione porcilaia gestazione) con il TABELLA 4 - Scheda di miglioramento sulla ventilazione di un pollaio per galline ovaiole Tipo ricovero Pollaio per galline ovaiole Categoria intervento Ventilazione Tipo intervento Modifica dell impianto di ventilazione Descrizione intervento Costo intervento Risparmio energetico ottenibile Durata intervento Minori costi Sostituzione della centralina di controllo tradizionale, con regolazione a 4 posizioni preimpostate, con nuova centralina a regolazione continua con tecnologia a inverter. Si assume che i ventilatori già installati debbano essere sostituiti con nuovi ventilatori, di analoghe prestazioni, adatti alla nuova tecnologia euro kwh/anno 15 anni Come effetto del miglior funzionamento dell impianto di ventilazione, che è in grado di adattare in modo più preciso le portate di ventilazione alle condizioni microclimatiche e alle esigenze degli animali, si assumono i seguenti miglioramenti: produzione uova vendibili (al netto degli scarti) = +1,5% consumo alimento = 4% Di conseguenza, il costo di produzione dell allevamento si riduce di 0,00053 euro/uovo prodotto. Le uova prodotte all anno nel pollaio sono pari a pezzi; quindi, il relativo risparmio totale annuo sul costo di produzione è pari a euro 0,20 euro/kwh il primo anno; aumento dell 1% per ogni anno Costo energia elettrica successivo Reddito indiretto (mancato esborso derivante dal risparmio energetico) Redditività investimento Tasso di attualizzazione = 4,75% VAN = euo (114,89 euro/hpu); TIR = 19,19% VAN = Valore attuale netto; hpu = heat producing unit; TIR = Tasso interno di rendimento. Con una modifica nell impianto di ventilazione, il calo del costo di produzione sarebbe pari allo 0,6%, cioè euro/anno. Il VAN rimane positivo fino a una riduzione corrispondente allo 0,15% del costo di produzione. 66,33%, seguito a notevole distanza dal miglioramento n. 17 (illuminazione pollaio galline) con il 29,36% e dal miglioramento n. 12 (illuminazione bovini da latte) con il 28,73%. Tutti gli interventi ottengono, in generale, una buona valutazione in termini di TIR con valori che superano nella maggior parte dei casi il 10%. Tutti gli interventi proposti dal progetto Re Sole hanno superato l esame della redditività dell investimento mediante gli strumenti del VAN e del TIR. Alcuni interventi mostrano una redditività particolarmente elevata, come quelli che interessano la coibentazione degli edifici, ma anche gli interventi sulla ventilazione e sull illuminazione hanno redditività decisamente appetibili in molte situazioni. Bisogna considerare, fra l altro, che in tutti gli interventi riguardanti la ventilazione è stata ipotizzata la completa sostituzione dei ventilatori esistenti, con conseguente notevole aumento dei costi d investimento. In molti casi reali, però, è possibile che i ventilatori già installati siano adatti al funzionamento con nuove centraline a inverter, e questo porterebbe a un aumento consistente della redditività dell investimento. Paolo Rossi, Magda C. Schiff Crpa Reggio Emilia GLOSSARIO. Per le definizioni dei vocaboli tecnici presenti in questo articolo si veda il Glossario pubblicato a pag. 27 Per commenti all articolo, chiarimenti o suggerimenti scrivi a: 5/2015 supplemento a L Informatore Agrario 17

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