Combustibili rinnovabili di origine agricola e forestale

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1 Rigenenergia, workshop 09/06/2007, Aosta Combustibili rinnovabili di origine agricola e forestale Prof. Remigio Berruto Dipartimento di Economia e Ingegneria Agraria Forestale e Ambientale Università degli Studi di Torino

2 Conversione tra unità di misura energia 1 Wh = 0,86 kcal = 3600 J 1 kj = 0,278 Wh = 0,239 kcal 1 cal = 4,186 J = 0,00162 Wh 1 kwh = 860 kcal = 3,6 MJ 1 MJ = 278 Wh = 239 kcal 1 kcal = 1,162 Wh = 4,186 kj 1 Mcal = 1,162 kwh = 4,186 MJ 1 Tep = kwh = Mcal

3 Vantaggi e Problematiche della Biomassa

4 CONSUMO DI PETROLIO PER AREA

5 PREZZI DEI PETROLIFERI A ROTTERDAM

6 CONSIDERAZIONI ECONOMICHE produzione max mondiale di petrolio: 84 M barili/giorno consumo attuale: 82 M barili/giorno riserve conosciute: 1030 Mld barili autonomia: 40 anni consumo della Cina: 6 M barili/giorno crescita consumo cinese: + 8%/anno (l'anno scorso +16%) stime danno la Cina a 20 M barili/giorno nel 2025, come gli USA adesso

7 Andamento prezzi gasolio e mais dm-3; kg 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 GPL +20% Gasolio autotrazione Gasolio agricolo Mais granella +60% +67% -33% 0,

8 Costo energia ( /GJ) metano gpl gasolio gasolio agricolo olio btz mais 1996 Costo energetico ( /Gcal)

9 Definizione di Biomassa

10 Impiego delle biomasse a fini energetici Vantaggi: Neutre rispetto alla CO 2 Costi contenuti Assenza di accise Sviluppo economia locale (?) Impiego prodotti di scarto Problematiche: Caratt. non uniformi Stoccaggio Tecnologia di combustione Reperibilità Mercato? Incidenza dei costi di trasporto (biomassa-energia) Investimenti in macchine Formazione per la coltivazione Sostenibile dal terreno?

11 Impiego della granella di mais come combustibile Vantaggi: Neutra rispetto alla CO 2 Costi contenuti Assenza di accise Sviluppo economia locale Assenza di esborso Valorizzazione del prodotto Impiego mais di scarto (micotossine) Alte produz. basse superfici Problematiche: Caratt. non uniformi Reperibilità Stoccaggio Tecnologia di combustione Incidenza dei costi di trasporto Investimenti in macchine Formazione Sostenibile dal terreno?

12 Potere calorifico delle biomasse

13 Contenuto energetico (CE) gas naturale (metano 80-99%) gpl (liquido) gpl (gassoso) gasolio biodiesel mais (umidità 12,5%) pellet (umidita 10%) cippato (umidità 35%) kcal/m3 kcal/dm3 kcal/m3 kcal/dm3 kcal/dm3 kcal/kg kcal/kg kcal/kg

14 Il mais come combustibile potere calorifico PCI=3800 kcal/kg (15,89 MJ/kg) 1 l di gasolio=2,22 kg di mais

15 4500 C.E. e umidità 4000 C.E. kcal/kg Umidità % su t.q.

16 Potere calorifico della legna

17 Conversione da metro cubo stero a m 3

18 CALORE OTTENIBILE DALLA COMBUSTIONE DI 1 kg DI LEGNA IN CALDAIE DIVERSE impianto a pellet caldaia a cippato stufa economica camino chiuso camino aperto kcal

19 Le emissioni

20 EMISSIONI DI SO mais legno n.t. gas naturale coke legno v.t. mg/mcal olio comb. Da Bechis, 4/11/2005

21 EMISSIONI DI NOx mg/mcal olio comb. gas naturale coke legno v.t. legno n.t. Da Bechis, 4/11/2005

22 Emissioni mais in caldaia con braciere Parametro Unità misura Mais guasto Mais spezzato Mais sano Limite ammesso Polveri totali > 1,2 µm mg/nm Ossido di carbonio mg/nm Biossido di azoto mg/nm Biossido di zolfo mg/nm HCO mg/nm

23 EMISSIONI DI IDROCARBURI INCOMBUSTI mg/mcal olio comb. gas naturale coke legno v.t. legno n.t. mais Da Bechis, 4/11/2005

24 EMISSIONI DI CO mg/mcal olio comb. gas naturale coke legno v.t. legno n.t. mais Da Bechis, 4/11/2005

25 EMISSIONI DI POLVERE mg/mcal olio comb. gas naturale coke legno v.t. legno n.t. mais Da Bechis, 4/11/2005

26 Risparmio CO 2 non emessa da fonti fossili nel processo di essiccazione di riso e mais Italia Sup. (ha) Prod. (t) Gasolio (t) riso mais t CO

27 La biomassa In Italia e In Piemonte

28 BIOCOMBUSTIBILI: DOMANDA 31 IMPIANTI DEDICATI (EE) 330 MWe 4,2 Mt tq/anno PRODUZIONE PELLET 0,3 Mt tq/anno Mt tq /anno SETTORE ENERGETICO 42 TELERISCALD. (ET; ET+EE) 220 MWt 0,2 Mt tq/anno 13 CO-COMBUSTIONE 5% (EE) 450 MWe 4,8 Mt tq/anno 7 EX-ZUCCHER. (EE; EE+ET) 70 MWe 1.0 Mt tq/anno Ma i costi di produzione coprono il valore di mercato del prodotto? IMPORTAZIONE? AUMENTO DOMANDA AGRO-FORESTE BIOMASSE LEGNOSE Fiala, 18/01/2007

29 Stima biomassa utilizzabile - Italia (CTI, 2004)

30 Potenziale di produzione biomasse coltivate

31 BIOMASSE AGRICOLE LEGNOSE RESIDUI DI POTATURA da CA Olivo, Vite (vino e tavola), Agrumi, Pesco e Nettarine, Mandorlo, Nocciolo, Melo, Pero, Ciliegio, Actinidia, Albicocco, Susino LEGNO CIPPATO da CLRA Pioppo, Robinia, (Eucalipto) PIANTAGIONI LINEARI Fiala, 18/01/2007 FORMAZIONI RIPARIALI ARGINI E ALVEI FIUMI

32 La SRF aspetti agronomici, tecnici ed economici

33 Da Coaloa, 19/1/2007

34 SRF: QUALE? IL TURNO DI CEDUAZIONE ANNUALE Densità: pte/ha Trapianto: file binate Cippato: molta corteccia e H fusti: raccolta Meccanizzazione: apposita Resa: t tq /anno BIENNALE Densità: pte/ha Trapianto: file singole Cippato: buon legno/cort. e H fusti: raccolta Meccanizzazione: apposita Resa: t tq /anno QUINQUENNALE Densità: pte/ha Trapianto: file singole Cippato: molto legno e H fusti: raccolta Meccanizzazione: forestale Resa: t tq /anno Fiala, 18/01/2007

35 Da Facciotto, 19/01/2007

36 Da Facciotto, 19/01/2007

37 BIOCOMBUSTIBILI e REDDITIVITA? RESA PREZZO COSTO RICAVO t tq /ha /t tq /ha /ha Short Rotation Forestry Residui di potatura Fasce tampone (siepi) Biomassa alvei fluviali

38 La granella di mais come biomassa

39 Combustore polivalente gasolio/mais a fiamma diretta Tramoggia mais Mulino Ventilatori

40 Combustore polivalente gasolio/mais a fiamma diretta Camera di combustione Bruciatore a gasolio/gpl

41 1. partenza a gasolio per portare in temperatura il combustore Funzionamento bruciatore polivalente gasolio/mais 2. iniezione del mais, combustione senza uso di gasolio

42 Conclusioni: aspetti tecnologici Tecnologia valida L essiccatoio ha la stessa capacità di lavoro sia a mais che a gasolio Gestione completamente automatizzata Sostituzione del solo combustore va investigata caso per caso Dati e parametri essiccatoio esistente Canalizzazione aria PLC per gestione automatica combustore ed essiccatoio

43 Punti persi di umidità Essiccatoio tradizionale Consumo impianto a gasolio (l/h) Costo gasolio ( /t verde) Essiccatoio a mais Consumo mais (kg/h) Costo mais autoprod. ( /t verde) Risparmio con mais coltivato in azienda ( /t, %) Risparmio con mais acquistato 21,6 13,8 59 6, ,4 4,5 (65%) (49%) 28,4 14, , ,4 7,6 (64%) (48%)

44 Variazione prezzo mais/gasolio e % risparmio Prezzo gasolio 52% 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 Prezzo mais granella 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 70% 61% 52% 43% 34% 24% 15% 73% 65% 57% 49% 40% 32% 24% 76% 68% 61% 53% 46% 38% 31% 78% 71% 64% 57% 50% 43% 36% 79% 73% 67% 60% 54% 48% 41% 81% 75% 69% 63% 57% 51% 46% 0-33% 33-67% >67%

45 Sostenibilità del mais come fonte energetica Sostenibile per l ambiente (riduzione emissioni di CO 2 ) Sostenibile per l agricoltore riduzione dei costi di essiccazione di circa 50 /ha piccole superfici destinate al mais come combustibile Sostenibile per la politica regionale Basso livello di contribuzione per lo sviluppo della filiera

46 Granella come combustibile: punti di forza Non sono richiesti investimenti per produzione Economicamente vantaggioso per agricoltore Molto produttivo e costante Facilità di stoccaggio della biomassa Reperibilità e disponibilità del prodotto Logistica semplificata, buona distribuzione sul territorio, filiera corta Combustibile con caratteristiche standard Conversione energetica diretta elevata rispetto al bioetanolo

47 Quanto costano gli impianti a biomassa? Legno, etc / kw termico Mais (per essiccatoio) /kw termico Mais per riscaldamento? ( /kw termico) Biogas /kw elettrico Fotovoltaico: /kw elettrico

48 Stima dei fabbisogni di granella di mais a scopo energetico Per essiccazione: kg/t di mais umido 3-5% della superficie (3-5 ha ogni 100) set-aside Per riscaldamento: ogni MW termico 140 kl di gasolio 300 t di mais ha Per energia elettrica: ogni MW elettrico 3500 t di mais ha

49 Coltivare energia con il mais: opportunità Aumento del costo dei combustibili fossili Sviluppo locale e reddito all agricoltura Utilizzo plurimo del prodotto Produzione di energia da agricoltura è attività connessa La produzione di energia non è tassata Reimpiego mais micotossinato (CE 856/2005) o cereali di scarto coltivazione senza trattamenti contro piralide Aumento possibile del prezzo del cereale Contributo per agricoltura ad emissioni zero rispetto alla CO 2 (Energy in Minds!)

50 Fonti di Informazione e strumenti per fattibilità tecnico-economica delle filiere

51 Fonti di informazione Tecnici OO.PP.AA. Enti pubblici Internet Venditori di tecnologie Acquirenti di biomassa

52 Uso energetico della biomassa e sostenibilità per la filiera Quando costa produrla? Quanta ne potrei avere a disposizione? Dove la trovo? Quali tecnologie impiegare? Quali emissioni? Quanto devo investire? (produzione/consumo) Quali e quanti contributi sono disponibili? Quanta energia posso produrre? Quanto costa produrla? Quanta energia posso vendere e a quale prezzo?

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54 Riepilogo analisi tecnico-economica

55 Analisi tecnico economica energetica

56 Inserimentodatiimpianto

57 Combustibili impiegati mais a 0,10 /kg

58 Analisi costi-ricavi

59 Combustibili impiegati mais a 0,16 /kg

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62 16 14 Payback Time (Years) Actual Value 0 0,05 0,07 0,09 0,11 0,13 0,15 Green Certificate (Electricity) Value ( /kwh) Fig. 2 Tempo di ritorno dell investimento di impianto a Biogas, come funzione del valore del Certificato Verde

63 Produrre energia con le biomasse: un opportunità per l agricoltura? Vendita biomassa Autoproduzione energia termica (riscaldamento, essiccazione) Vendita energia (elettrica)

64 5. Conclusioni Le scelte agricole saranno dipendenti Da motivazioni tecniche e da valutazioni di merito sulle tecnologie agroenergetiche Dai contributi pubblici Dalle imprese industriali Dagli altri operatori del settore In definitiva dalla filiera Radice Fossati, 18/01/2007

65 Grazie per l attenzione Per informazioni: Tel Cell remigio.berruto@unito.it