STIMA CONSUMI DI BIOMASSA PER RISCALDAMENTO CIVILE IN REGIONE PIEMONTE

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1 STIMA CONSUMI DI BIOMASSA PER RISCALDAMENTO CIVILE IN REGIONE PIEMONTE Adriano Mussinatto(*), Gianluigi Truffo (*), Daniela Rampone (**), Tatiana De Carli (**) * Regione Piemonte ** CSI-Piemonte Dicembre 2007

2 STIMA CONSUMI DI BIOMASSA PER RISCALDAMENTO CIVILE IN REGIONE PIEMONTE L utilizzo delle biomasse ligno cellulosiche per la produzione di energia termica ed elettrica è oggi di grande interesse, soprattutto alla luce dei benefici che tale utilizzo può portare al contenimento delle emissioni di gas serra, nonché alla diversificazione delle fonti energetiche. Le strategie elborate dall Unione Europea su tale argomento prevedono la necessità da dare un forte impulso alla produzione e allo sfruttamento delle biomasse, sia per la produzione di biocarburanti e biocombustibili, ma anche per un uso diretto quali combustibili per la produzione di energia termica e elettrica. L utilizzo delle biomasse ligneo cellulosiche come combustibili diretti per la produzione di energia termica deve essere correttamente valutato tenendo conto non solo degli importanti benefici ottenibili, ma anche di alcuni problemi di carattere ambientale, che potrebbero diventare dei veri e propri ostacoli all auspicato sviluppo di questa fonte rinnovabile di energia. Uno di questi aspetti riguarda le emissioni in atmosfera di alcuni inquinanti, tra cui principalmente il particolato (PM) e gli ossidi di azoto (NO x ), che caratterizzano la combustione diretta della biomassa ligneo cellulosica, in particolare se effettuata in impianti di piccola e media taglia (Pt < 3MW). Tali impianti infatti non sono usualmente dotati delle tecnologie necessarie per limitare le emissioni di questi inquinanti, che si attestano quindi su valori decisamente più elevati di quelli ottenibili utilizzando combustibili fossili tradizionali (gas naturale, GPL, gasolio). Questa problematica diventa particolarmente importante se si considerano ambiti, quali ad esempio la Valle Padana, in cui si manifestano evidenti criticità per quanto riguarda la qualità dell aria con pesanti scostamenti rispetto ai limiti fissati dalla vigente normativa europea, in particolare per quanto riguarda le polveri sottili (PM 10 ) ed il biossido di azoto (NO 2 ). Al fine di poter valutare l attuale incidenza dell utilizzo delle biomasse ligneo-cellulosiche sulle emissioni presenti sul territorio piemontese, si è tentata una stima del consumo di tali combustibili nel settore del riscaldamento civile con un livello di disaggregazione spaziale che si attesta a livello comunale. Il presente documento illustra la metodologia ed i risultati di tale valutazione. METODOLOGIA La stima è stata basata sui dati del Censimento ISTAT 2001 ed in particolare sulle informazioni relative alle superfici di abitazione riscaldate a cui sono associati i tipi di combustibile utilizzati. La disaggregazione spaziale disponibile è quella su base comunale. Per ogni comune i dati disponibili in merito alla superficie di abitazione riscaldata sono disaggregati secondo le seguenti categorie: Abitazione Dimora abituale Abitazione Dimora non abituale Abitazione non occupata Per quanto riguarda i combustibili utilizzati per il riscaldamento delle abitazioni i dati del Censimento ISTAT 2001 sono organizzati secondo le seguenti classi:

3 Impianto a metano Impianto a gasolio Impianto a GPL Impianto a legna Impianto ad energia elettrica Impianto a carbone Impianto ad energia solare Impianto ad altro combustibile Sono inoltre indicate le combinazioni tra le varie classi di impianti in base a quanto dichiarato (ad es. impianto metano + legna, impianto energia solare + impianto gasolio). Ipotesi di lavoro La stima del consumo di biomassa per il riscaldamento civile sono state assunte le seguenti ipotesi: fabbisogno energetico medio degli edifici 140 kwh/m 2 anno zona climatica E 190 kwh/m 2 anno zona climatica F a cui corrispondono circa 62 kg di legna/m 2 anno zona climatica E 84 kg di legna/m 2 anno zona climatica F I consumi di biomassa sopra riportati sono da attribuirsi ad una abitazione che sia stata utilizzata come Dimora abituale durante tutto l anno e si sia riscaldata esclusivamente a legna. Si è notato che i dati del censimento ISTAT 2001 riportano, per le superfici definite Dimora non abituale, valori pari a circa 5% delle superfici definite Dimore non occupate, quindi si è deciso di aggregare le due tipologie in una classe unica che è stata trattata come Dimora non abituale. Per tale classe si è assunto un fattore di occupazione temporale pari a circa 60 giorni/anno a cui si è associato un fabbisogno pari a circa il 25% del fabbisogno medio annuo sopra indicato. Per il calcolo del consumo annuo su base comunale sono state ovviamente prese in considerazione solo le abitazioni riscaldate utilizzando la legna, o come combustibile esclusivo o come integrazione ad altre fonti di energia termica. Sono state quindi adottate le seguenti ipotesi di ripartizione del fabbisogno medio complessivo rispetto ai vari combustibili utilizzati: Dimora abituale solo legna 100% legna legna + altri combustibili 50% legna Dimore non abituali o non occupate solo legna 100% legna legna + altri combustibili 70% legna Questa ripartizione è stata fatta partendo da informazioni sommarie; sarebbe molto utile svolgere adeguati approfondimenti al fine di affinare le ipotesi svolte, in particolare differenziando la

4 ripartizione tra gli impianti misti legna + GN, GPL, gasolio, da quelli legna + altri combustibili, energia elettrica, energia solare. Risultati La stima effettuata sulla base della metodologia esposta e delle ipotesi sopra elencate valuta in circa t/anno (circa 17,5 PJ con pc.i. pari a 3000 kcal/kg) il consumo di biomassa solida per il riscaldamento civile nella Regione Piemonte. La tabella 1 riporta, in forma aggregata per territorio provinciale, i risultati della stima.

5 Tabella 1 Residenti solo legna Residenti totale non residenti solo legna non residenti totale consumo biomassa popolazione ton/anno % su provincia ton/anno % su provincia ton/anno % su provincia ton/anno % su provincia ton/anno % su Regione abitanti % su Regione TORINO , , ,6 COMUNE DI TORINO , , ,6 CUNEO , , ,3 COMUNE DI CUNEO , , ,2 ALESSANDRIA , , ,1 COMUNE DI ALESSANDRIA , , ,0 ASTI , , ,4 COMUNE DI ASTI , , ,7 VERCELLI , , ,2 COMUNE DI VERCELLI , , ,1 BIELLA , , ,5 COMUNE DI BIELLA , , ,1 NOVARA , , ,2 COMUNE DI NOVARA , , ,4 VERBANO , , ,8 COMUNE DI VERBANIA , , ,7 TOTALE , , , ,

6 La figura 1 riporta la ripartizione del consumo annuo di biomassa solida rispetto alla classificazione delle abitazione e ai combustibili utilizzati kg/anno legna + altro legna + GN-GPL-gasolio solo legna 0 dim. abituale dim.non abituale Fig. 1 Le figure seguenti riportano graficamente i dati relativi ai consumi stimati e più precisamente: Fig 2 consumo di biomassa riferita alle abitazioni riscaldate solo a legna Fig 3 consumo di biomassa totale Fig 4 consumo di biomassa pro capite riferita alle abitazioni riscaldate solo a legna Fig 5 consumo di biomassa totale pro capite Fig 6 consumo di biomassa per unità di superficie di territorio comunale riferita alle abitazioni riscaldate solo a legna Fig 7 consumo di biomassa totale per unità di superficie di territorio comunale

7 Consumi totali di biomasse (t) < > 6000

8 Consumi totali di biomasse per superficie comunale (t/kmq) < > 274

9 Consumi totali di biomasse per abitante (t/ab.) < > 8

10 Consumi di sola legna per abitante (t/ab.) < > 4

11 Consumi di sola legna (t) < > 3000

12 Nelle pagine successive vengono applicate le ipotesi precedentemente descritte, elaborate sulla base del fabbisogno energetico ipotizzato, attraverso l utilizzo dell applicativo INEMAR utilizzato dalla Regione Piemonte per la predisposizione dell Inventario Emissioni (IREA 2005), ed in particolare del modulo riscaldamento, che per la definizione del fabbisogno energetico utilizza come indicatore le superfici ISTAT; in questo documento si presentano i risultati per il combustibile legna. In particolare sono evidenziate: le modalità di ripartizione delle superfici in base ai tipi di combustibile le modalità di assegnazione dei tipi di impianto multipli alle superfici i valori indicatori derivati per il consumo di legna i fattori di emissione utilizzati per le attività SNAP: Stufa tradizionale, camino chiuso o inserto Stufa pellets Sistema BAT a legna le emissioni per Provincia per le attività considerate le emissioni regionali per le attività considerate

13 MODALITA DI RIPARTIZIONE DELLE SUPERFICI IN BASE AI TIPI DI COMBUSTIBILE TIPO DI OCCUPAZIONE: abitazione occupata da almeno 1 persona dimorante abitualmente Numero di Combustibili Tipi di Combustibile Combustibile/i scelto/i Modalità di ripartizione della superficie qualsiasi (ivi compresa la legna) il combustibile stesso 1 altro ALBA TORINO altro (inteso come teleriscaldamento) 100 % della Superficie Totale attribuita all unico combustibile scelto altri comuni metano 2 qualsiasi (ivi compresa la legna) Entrambi 50 % della Superficie Totale attribuita a ciascun combustibile N qualsiasi (ivi compresa la legna) Tutti La Superficie Totale è stata ripartita in ugual misura tra gli N combustibili.

14 TIPO DI OCCUPAZIONE: abitazione occupata solo da persone non dimoranti abitualmente abitazione non occupata Per queste tipologie di occupazione, al fine di individuare la superficie riscaldata, si è scelto di utilizzare una quota della Superficie Totale pari al 16,5 % chiameremo tale quota Superficie Ridotta, che nell ipotesi di lavoro applicata allo studio originario rappresentava il 25 % del fabbisogno medio annuo. Numero di Combustibili Tipi di Combustibile Combustibile/i scelto/i Modalità di ripartizione della superficie qualsiasi (ivi compresa la legna) il combustibile stesso 1 altro ALBA TORINO altro (inteso come teleriscaldamento) 100 % della Superficie Ridotta attribuita all unico combustibile scelto altri comuni metano 2 legna + qualsiasi combustibile Entrambi 70% della Superficie Ridotta LEGNA 30% della Superficie Ridotta altro combustibile N legna + qualsiasi combustibile Tutti 70% della Superficie Ridotta LEGNA 30% della Superficie Ridotta ripartita in ugual misura tra i rimanenti N - 1 combustibili qualsiasi combustibile (esclusa legna) Tutti La Superficie Ridotta è stata ripartita in ugual misura tra gli N combustibili.

15 MODALITA DI ASSEGNAZIONE DEI TIPI DI IMPIANTO MULTIPLI ALLE SUPERFICI Tipologie Impianti da Censimento Istat Superfici Tipo Impianto SCELTO Centralizzato Fisso autonomo Apparecchi Fissi per tutta l abitazione Apparecchi Fissi per Parti di Abitazione X 0 X 0 Centralizzato X 0 X X Centralizzato X X 0 0 Centralizzato X X 0 X Centralizzato X X X 0 Centralizzato X X X X Centralizzato X 0 0 X Apparecchi Fissi per Parti di Abitazione 0 X 0 X Fisso autonomo 0 X X 0 Fisso autonomo 0 X X X Fisso autonomo 0 0 X X Apparecchi Fissi per tutta l abitazione

16 VALORI INDICATORI Provincia TORINO Tipo di Impianto Province Energia consumata (GJ) Consumo di Combustibile Legna (t) a parti , ,15 singoli , ,13 autonomo , ,43 centralizzato , ,05 a parti , ,11 VERCELLI singoli , ,69 autonomo , ,55 centralizzato , ,66 a parti , ,07 NOVARA singoli , ,26 autonomo , ,54 centralizzato , ,58 a parti , ,97 CUNEO singoli , ,80 autonomo , ,48 centralizzato , ,76 a parti , ,39 ASTI singoli , ,29 autonomo , ,22 centralizzato , ,24 a parti , ,86 ALESSANDRIA singoli , ,46 autonomo , ,08 centralizzato , ,36 a parti , ,87 BIELLA singoli , ,11 autonomo , ,31 centralizzato , ,47 a parti , ,22 VERBANIA singoli , ,30 autonomo , ,21 centralizzato , ,39

17 Regione Tipo di Impianto Energia consumata (GJ) Consumo di combustibile legna (t) a parti , ,65 singoli , ,03 autonomo , ,81 centralizzato , ,51 Totali , ,01 La quantità di legna utilizzata ottenuta con INEMAR è coerente con la stima di consumo regionale prospettata nello studio originario. Una volta ottenuti i valori indicatori, si sono ripartiti tra le varie attività SNAP secondo i criteri e le percentuali esposte in tabella seguente: Tipo Impianto Utilizzo SNAP Attività impianti centrallizzati fissi autonomi 100% 20% apparecchi fissi per tutta l'abitazione apparecchi fissi per parti dell'abitazione 75% Stufa tradizionale, camino chiuso o inserto 5% Stufa pellets Sistema BAT a legna

18 FATTORI DI EMISSIONE SNAP Attività Inquinante Fatt.Emissione Unità Misura CO 300 g / GJ CO2 107,44 kg / GJ Cd 9,6 mg / GJ Cu 9,6 mg / GJ Hg 0,55 mg / GJ N2O 4 g / GJ NMVOC 60 g / GJ NOx 270 g / GJ PM g / GJ Pb 4,8 mg / GJ SO2 13,72 g / GJ Zn 191,2 mg / GJ Benzene 50,23608 g / GJ CH4 164, g / GJ CO 3671, g / GJ CO2 107,44 kg / GJ Cd 9,6 mg / GJ Cu 9,6 mg / GJ Hg 0,4 mg / GJ Mn 4, mg / GJ N2O 4 g / GJ NMVOC 600 g / GJ NOx 100 g / GJ PM g / GJ Pb 4,8 mg / GJ SO2 13,72 g / GJ Zn 191,2 mg / GJ

19 SNAP Attività Inquinante Fatt.Emissione Unità Misura Stufa tradizionale, camino chiuso o Inserto Stufa tradizionale, camino chiuso o inserto Benzene 50,23608 g / GJ CH4 164, g / GJ CO 3671, g / GJ CO2 107,44 kg / GJ Cd 9,6 mg / GJ Cu 9,6 mg / GJ Hg 0,4 mg / GJ Mn 4, mg / GJ N2O 4 g / GJ NMVOC 600 g / GJ NOx 100 g / GJ PM g / GJ Pb 4,8 mg / GJ SO2 13,72 g / GJ Zn 191,2 mg / GJ Benzene 50,23608 g / GJ CH4 164, g / GJ CO 1130 g / GJ CO2 107,44 kg / GJ Cd 9,6 mg / GJ Cu 9,6 mg / GJ Hg 0,4 mg / GJ Mn 4, mg / GJ N2O 4 g / GJ NMVOC 110 g / GJ NOx 100 g / GJ PM10 50 g / GJ Pb 4,8 mg / GJ SO2 13,72 g / GJ Zn 191,2 mg / GJ

20 EMISSIONI PER PROVINCIA PROV SNAP ATTIVITA SO2 (t) NOX (t) NMVOC (t) PM10 (t) CO (t) CH4 (t) CO2 (t) N2O (t) Torino Vercelli Novara Cuneo Asti Alessandria Biella Verbano Cusio Ossola ,43 264,28 58,73 97,88 293, ,58 3, ,15 15,69 94,17 39,24 576,26 25, ,57 0, Stufa tradizionale, camino chiuso o inserto 8,07 58,86 353,13 147, ,96 96, ,60 2, ,54 3,92 4,32 1,96 44,34 6, ,60 0, ,91 234,39 52,09 86,81 260, ,68 3, ,65 12,01 72,07 30, , ,60 0, Stufa tradizionale, camino chiuso o inserto 6,18 45,04 270,25 112, ,74 74, ,17 1, ,41 3 3,3 1,5 33,93 4, ,19 0, ,26 162,47 36,1 60,17 180, ,95 2, ,39 10,15 60,9 25,37 372,65 16, ,45 0, Stufa tradizionale, camino chiuso o inserto 5,22 38,06 228,36 95, ,42 62, ,77 1, ,35 2,54 2,79 1,27 28,67 4, ,10 0, ,73 624,5 138,78 231,3 693, ,90 9, ,58 40,68 244,08 101, , ,54 1, Stufa tradizionale, camino chiuso o inserto 20,93 152,55 915,3 381, ,06 251, ,45 6, ,4 10,17 11,19 5,09 114,92 16, ,62 0, ,37 164,79 36,62 61,03 183, ,96 2, ,79 5,76 34,59 14,41 211,65 9, ,28 0, Stufa tradizionale, camino chiuso o inserto 2,97 21,62 129,7 54,04 793,68 35, ,75 0, ,2 1,44 1,59 0,72 16,28 2, ,35 0, ,07 788,55 175,23 292,06 876, ,38 11, ,05 306,28 127, ,26 84, ,03 2, Stufa tradizionale, camino chiuso o inserto 26,26 191, ,56 478, ,47 315, ,71 7, ,75 12,76 14,04 6,38 144,21 21, ,31 0, ,09 139, , ,72 2, ,28 9,33 56,01 23,34 342,73 15, ,18 0, Stufa tradizionale, camino chiuso o inserto 4,8 35,01 210,03 87, ,26 57, ,43 1, ,32 2,33 2,57 1,17 26,37 3, ,29 0, ,48 107,91 23,98 39,97 119, ,45 1, ,1 8,05 48,31 20,13 295,66 13, ,56 0, Stufa tradizionale, camino chiuso o inserto 4,14 30,2 181,18 75, ,71 49, ,26 1, ,28 2,01 2,21 1,01 22,75 3, ,93 0,08

21 EMISSIONI REGIONE SNAP ATTIVITA SO2 (t) NOX (t) NMVOC (t) PM10 (t) CO (t) CH4 (t) CO2 (t) N2O (t) 20,96 152,73 916,40 381, ,81 251, ,21 6,11 126, ,38 552,53 920, , ,62 36,84 5,24 38,18 42,00 19,09 431,47 62, ,39 1,53 Stufa tradizionale, camino chiuso o inserto 78,58 572, , , ,30 943, ,14 22,91 231, , , , , , ,36 67,38