Progetto e sviluppo di un impianto di biogas integrato in un'azienda agricola

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1 Gestione delle biomasse e dei processi per la produzione di energia Progetto e sviluppo di un impianto di biogas integrato in un'azienda agricola Bucci A., Casiraghi S., Frontera A., Noia D., Oliviero R., Sozzi F., Stern A., Tononi G.

2 - L azienda Situata nel territorio della Lomellina (vocazione risicola) Diversificazione dell attività agricola (allevamento, agriturismo) Lombardia Piemonte Forme partecipate con aziende di lavorazione orticole e stabilimento produzione biodiesel

3 - Coltivazioni ettari dedicati ai seminativi ha % Frumento tenero ,54 Colza Sorgo da granella Mais insilato Mais granella Pomodoro da industria ha % Spinacio Prato polifita Vigneti Riso Altri seminativi Terreni a riposo

4 - Irrigazione - Superficie irrigabile ha A scorrimento 561 A goccia 62 Aspersione (pivot) 172 Golena non irrigabile 290

5 - Allevamento - Capi n kgp.v. Attuale ammodernamento delle strutture di allevamento (riduzione acque di lavaggio e convogliamento diretto dei reflui all impianto di digestione anaerobica) Scrofe Verri Scrofette Svezzamento Magronaggio Grassi capi ~352 tp.v Sistema di evacuazione Vacuum system 50% Lavaggio interno 25% A soglia di tracimazione 25% Stoccaggio in lagoni ~ m 3 /anno (~5.200 m 3 acque di lavaggio)

6 1 - Studio fattibilità Master - Schema impianto - Flusso in entrata annuale t/anno Ettari % Insilato di mais ,62 Insilato di triticale Reflui allevamento suini t 53,38 Potenza Digestori Processo Parametri 999 kw 2 bi-stadio Mesofilia Portata giornaliera 156,5 Carico org. vol. 1,79 % SS in entrata 14,88 Uso del teleriscaldamento per il recupero dell energia termica

7 2 - Progetto aziendale in corso - Schema impianto - Flusso in entrata annuale t/anno Ettari % Insilato di mais ~ Insilato di triticale ~ ,28 Insilato di sorgo 2000 ~30-35 Insilato di buccetta di pomodoro t 3,39 Glicerina 710 t 2,41 Reflui allevamento suini t 50,92 S.A.U. totale: ha (30-40% richiesti per colture le energetiche) ~ m 3 /anno di digestato prodotti ( kg/anno N) Comune classificato come non vulnerabile (>50% S.A.U. è in ZNV): ha in zona vulnerabile (33.89%) ha in zona non vulnerabile (66.11%)

8 - Realizzazione teleriscaldamento - La vicinanza alla centrale di biogas di alcuni interessanti utenze di energia termica, rende interessante la valutazione dell utilizzo del calore prodotto dal cogeneratore, altrimenti disperso in ambiente CHP

9 - Le utenze interessate - 1. Albergo Erbatici: porzione di cascina di proprietà dell azienda, in ristrutturazione completa 2. Destinazione d uso: aule didattiche, sala convegni, stanze pernottamento 3. Superficie calpestabile: 4000 m2, volume involucro: m3 4. Fabbisogno energetico invernale: kwh Fabbisogno energetico estivo: kwh Acqua calda sanitaria: tutto l anno 1. Allevamento di suini a ciclo chiuso di proprietà dell azienda 2. Abitazione del conduttore (ri-scaldamento + acqua sanitaria) 3. Nursery e svezzamento suini (tappetini caldi) 4. Fabbisogno energetico invernale: kwh

10 - Potenze in gioco - Mese di gennaio Potenza termica max recuperabile dal cogeneratore * 1.021,00 kw Riscaldamento Digestori (40 C) 234,00 kw UTENZE TERMICHE Riscaldamento + A.C.S. Albergo Erbatici 410,00 kw Riscaldamento + A.C.S. Cascina Bellaria 100,00 kw Dispersione della tubazione 4,00 kw Potenza termica disponibile 273,00 kw A.C.S.: acqua calda sanitaria * Con modulo recupero dai fumi

11 - Potenze in gioco - Mese di luglio Potenza termica max recuperabile dal cogeneratore * 1.021,00 kw Riscaldamento Digestori (40 C) 118,00 kw Condizionamento Albergo Erbatici 500,00 kw UTENZE TERMICHE A.C.S. Albergo Erbatici 110,00 kw A.C.S. Cascina Bellaria 10,00 kw Dispersione della tubazione 4,00 kw Potenza termica disponibile 279,00 kw A.C.S.: acqua calda sanitaria * Con modulo recupero dai fumi

12 - Valutazione dei costi - Costo di realizzazione del teleriscaldamento Realizzazione dello scavo e re-interro; fornitura e posa in opera delle tubazioni; costi per la sicurezza ,00 Euro Circolatore dell'acqua calda tipo gemellare 5kW 4.600,00 Euro Costo di esercizio della pompa di circolazione (e.e.) 7.500,00 Euro/anno Installazione del modulo di recupero dai fumi ,00 Euro Totale ,00 Euro Costi energetici evitati (sostenuti con impianti tradizionali) Riscaldamento invernale con caldaia a condensazione + A.C.S. (metano) Albergo Erbatici ,00 Euro/anno Condizionamento estivo EER 3 (e.e.) Albergo Erbatici ,00 Euro/anno Bolletta energetica attuale Cascina Bellaria ,00 Euro/anno Totale ,00 Euro/anno

13 - Ipotesi investimento - Parametri EE netta vendibile a 0,28 /kwh (10% autoconsumo) kwh/anno Ricavi annuali (teleriscaldamento incluso\escluso) \ Rendimento motore (µ EE) 40,8% Valore attuale netto (VAN) - Saggio di sconto al 5% Tasso interno di rendimento (TIR) 30% Costo dell investimento (teleriscaldamento incluso)

14 - Studio biomasse presenti sul territorio aziende contattate tra luglio e novembre 2009 (caseifici - cantine - industrie dolciarie - market manutenzione del verde - risiere - mulini- pastifici - forni) Solo in 31 hanno rilasciato informazioni sui quantitativi di sottoprodotti e/o scarti di matrice organica Alcune difficoltà nel reperire le informazioni anche all interno delle aziende stesse. (diffidenza, non disponibili a rilasciare informazioni tecnico economiche) Glicerina Gomma Patate Cipolle Sfalci di prato Crocchette per cani Siero di latte Corteccia Resine Farinaccio di riso Vinacce Feccia Raspi Sottoprodotti dalla transerificazione Sottoprodotti impresa lattiero casearia Sottoprodotti risiera Sottoprodotti vinificazione

15 - Quantità e collocazione sul territorio - Biomassa Disponibilità (t) Comune di produzione Distanza (km) R. corteccia e resina 40 Santa Maria della Versa (PV) 35 Siero 15 Rivanazzano (PV) 26 Scarti patate 300 Voghera (PV) 14,3 Scarti cipolle 300 Voghera (PV) 14,3 Glicerina Mezzana Bigli (PV) 1,8 Gomma 4000 Mezzana Bigli (PV) 1,8 Vinacce 350 Montaldo Bormida e Bredosa (AL) 76 Feccia 200 Montaldo Bormida e Bredosa (AL) 76 Graspi 250 Montaldo Bormida e Bredosa (AL) 76 Sfalci prato 7 Tortona (AL) 26,6 Lolla di riso Pavia (PV) 33 Crocchette per cani 460 Pieve Porto Morone (PV) 61 Farinaccio di riso 730 Mede (PV) 12,4

16 - Potenzialità energetiche - Analisi laboratorio ABP Test Matrice (analisi lab.) %SS %SV PSP BIOGAS (m 3 /t SV ) Glicerina 79,68 98,09 612, 07 Scarti patate 17, 01 97,02 578,02 Scarti cipolla 9,78 98,02 432,03 Gomma 47,03 99,01 702,05 Liquame azienda 1,07 95,02 298,03

17 - Potenzialità energetiche - Matrice (dati lett.) %SS %SV PSP BIOGAS (m 3 /t SV ) Crocchette 88,10 90,00 435,11 Siero Vinacce Feccia Raspi Sfalci di prato Lolla di Riso Farinaccio di riso Energia in kwh prodotta (t TQ ) Glicerina Gomma Patate Cipolle Vinacce Graspi Sfalci Confronto con le biomasse agricole Insilato di mais 460 Insilato di triticale 350 Liquame suino 13

18 - Quali biomasse sono davvero interessanti? - Possibili criteri di selezione 1. Destinazione d uso già consolidata (farinaccio - siero - crocchette - lolla) 2. Quantità disponibili (accertate e potenziali) 3. Distanze per il trasporto 4. Esistenza di un mercato (siero 600 euro/t, crocchette 100 euro/t, farinaccio 105 euro/t) 5. Caratteristiche chimiche e fisiche (feccia, corteccia e resine) Patate e cipolle: smaltite come rifiuti speciali Glicerina: uso energetico o industria della cosmesi (100 euro/t) Gomma: destinazione d uso incerta Vinacce e graspi: in provincia di Pavia conferite obbligatoriamente alle distillerie (0,5 euro/q). In Provincia di Alessandria deroga per altri usi (fertilizzante organico) Sfalci erbacei: smaltiti come rifiuti speciali Impatto \ aspetti critici sottoprodotti agro-industriali: 1. Riduzione superfici agricole dedicate alle colture energetiche 2. Potenziali biomasse a costo-zero 3. Valutazione corretto dimensionamento impianto (trincee, pre-vasche, silos) 3. Scarsa esperienza sull utilizzo in DA di sottoprotti diversi da insilati-reflui 4. Attenta valutazione variabile dei costi trasporto e resa energetica 5. Necessità di accordi specifici

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