Le tecnologie per la Green Economy: Normativa ed impianti a biomassa/biogas di piccola-media taglia Filippo Stirpe

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1 Moduli di sviluppo delle competenze CAMBIAMENTI CLIMATICI E SVILUPPO SOSTENIBILE IL RUOLO DEGLI ENTI LOCALI novembre 2013 Salerno Le tecnologie per la Green Economy: Normativa ed impianti a biomassa/biogas di piccola-media taglia Filippo Stirpe

2 ITABIA Italian Biomass Association ITABIA è un Associazione indipendente e senza fini di lucro fondata nel 1985 per promuovere attività di ricerca e sviluppo ed assistere la nascita di iniziative territoriali nel settore della bioenergia L Associazione raggruppa più di 100 associati impegnati in vario modo nella bioenergia: agricoltori, professionisti, enti di ricerca, organizzazioni di settore, produttori di tecnologie e società di servizi energetici. L Associazione è anche impegnata con le Istituzioni centrali e gli Enti locali per il supporto alle attività normative

3 Indice generale Parte A: Biomasse e bioenergia: definizioni e quadro d insieme Parte B: Normativa comunitaria, nazionale e locale Parte C: Conto Termico per le Amministrazioni Pubbliche Parte D: Tecnologie e sistemi di conversione energetica (Casi Studio)

4 Biomasse e bioenergia Biomassa.. s'intende per biomassa ogni sostanza organica derivante direttamente o indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana. Mediante questo processo, le piante assorbono dall'ambiente circostante anidride carbonica (CO 2 ) e acqua, che vengono trasformate, con l'apporto dell'energia solare e di sostanze nutrienti presenti nel terreno, in materiale organico utile alla crescita della pianta. In questo modo vengono fissate complessivamente circa tonnellate di carbonio all'anno, con un contenuto energetico equivalente a 70 miliardi di tonnellate di petrolio, circa 10 volte l'attuale fabbisogno energetico mondiale

5 Settori di produzione Il primo ed il più importante settore di produzione di biomasse spetta all agricoltura. La stima è che dal mondo agricolo nel suo complesso (agricoltura, zootecnia e selvicoltura) provengano circa 16 Mtep di biomasse. In questi settori le biomasse possono essere sottoprodotti di colture o prodotti stessi. A seguire i settori connessi al settore primario, ci si riferisce all agroindustria e alle industrie di lavorazione del legno offrono quantitativi che se inferiori per quantità sono disponibili in modo puntuale e già semilavorato. In ultimo parte delle biomasse posso provenire da RSU e da alcuni settori industriali (cartiere).

6 Tipologie e caratteristiche SOTTOPRODOTTI Paglie di cereali autunno-vernini (frumento, riso, orzo) Potature di fruttiferi (vite, olivo, agrumi, altri ) Altri residui di colture agricole (stocchi, tutoli, ecc.) Tronchi, rami e ramaglie (interventi forestali) Residui dell industria del legno (segatura, refili, trucioli, ecc.) Residui dell agroindustria (gusci, sansa, raspi, bagasse) PRODOTTI Colture erbacee annuali e poliannuali (mais, triticale, canna comune, miscanto) Colture arboree (pioppo, robinia, eucalipto) Colture sperimentali (alghe, topinambur)

7 Biomasse come fonti energetiche rinnovabili Requisiti Rapporto C/N Contenuto energetico Umidità Proprietà chimiche Disponibilità Tecnologie Mercato Caratteristiche chimico-fisiche Caratteristiche merceologiche

8 Componente/i principale Caratteristiche chimico-fisiche Rapporto C/N Contenuto idrico (%) Tecnologie di conversione Lignocellulosa >30 <40 Combustione Gassificazione Zuccheri complessi --- >40 Fermentazione alcolica Digestione anaerobica Zuccheri semplici --- >15<90 Sostanze fermentescibili Effluenti zootecnici Acidi grassi sat. e insat. >20<30 >40 >20<30 >70<90 Digestione anaerobica --- >30 Combustione

9 Caratteristiche merceologiche Disponibilità Studi ed analisi territoriali Pianificazione locale (PEAR, PAES e PEC) Rapporto ITABIA 2008 Atlante delle biomasse ENEA Progetto Biomasse ENAMA-MiPAAF Documento propedeutico al PNBBAF CRB-MiPAAF La quantità totale di biomasse disponibili sul territorio nazionale corrisponde ad un contenuto di energia primaria pari a: Mtep/anno

10 Rapporto ITABIA 2008 I traguardi della bioenergia in Italia

11 Disponibilità regionale Regione Sottoprodotti agricoltura Biomasse forestali Residui lavorazione legno Residui agroindustriali Totale kt s.s./anno kt s.s./anno kt s.s./anno kt s.s./anno kt s.s./anno Piemonte Valle d'aosta Lombardia Trentino A.A Veneto Friuli V.G Liguria Emilia Romagna Toscana Umbria Marche Lazio Abruzzo Molise Campania Puglia Basilicata Calabria Sicilia Sardegna ITALIA

12 Progetto Biomasse ENAMA - MiPAAF Il progetto ha visto coinvolte le principale organizzazioni di categoria (CIA, Coldiretti, Confagricoltura, FEDERUNACOMA, ecc.) con le loro strutture interne nella predisposizione di studi, ricerche ed analisi sul settore agroenergetico Materiale prodotto Booklet divulgativi Schede casi studio Studio biomassa Sito internet

13 Caratteristiche merceologiche Tecnologie Meccanizzazione agricola e forestale Trasformazione Logistica

14 Caratteristiche merceologiche Mercato Concorrenziali di produzione ed uso (4F: food-feed-fuel-fiber) Commerciali (prezzi, forniture, contrattualistica, ecc.) Utilizzo (tecnologie e sistemi di conversione energetica)

15 Processi di trasformazione: biocombustibili solidi Lignocellulosici Riduzione Essiccazione Densificazione Legna da ardere Cippato di legno Pellet di legno

16 Processi di trasformazione: biocombustibili gassosi Sostanze fermentescibili Effluenti zootecnici Digestione anaerobica Upgrading Biogas Biometano

17 Biocombustibili solidi: legna da ardere E il biocombustibile solido più semplice ed il più impiegato Proviene da coltivazioni specifiche (boschi cedui) Vasto utilizzo per riscaldamento rurale e per attività domestiche Normativa tecnica ( ; ) Classi A (A1 e A2) e B (B1 e B2) Possibilità di impiego in moderni impianti a maggiore efficienza di conversione (η=85%) Contenuto idrico compreso tra 20-35% Contenuto energetico buono (4 kwh/kg) Alto contenuto in ceneri (5%)

18 Biocombustibili solidi: cippato di legno Semplicità di produzione locale da coltivazioni o recuperi Norme tecniche (UNI EN e ) Classi A (A1 e A2) e B (B1 e B2) Utilizzabile in impianti termici e termoelettrici di mediagrande taglia (da 0,5 fino a 20 MW) Facilità di stoccaggio, trasporto e alimentazione Contenuto energetico: 3,1-3,6 kwh/kg (M35) Contenuto idrico medio 35% Medio contenuto in ceneri: 1-2%

19 Biocombustibili solidi: pellet di legno Tecnologia di produzione industriale Norme tecniche (UNI EN e ) Utilizzabile in piccoli-medi impianti domestici (2-500 kw) Sistemi di logistica avanzati (autobotti) Mercato consolidato con forte crescita della domanda (2,7 Mt nel 2012) Alto contenuto energetico: 5 kwh/kg (M10) Basso contenuto idrico 8-10 % Basso contenuto in ceneri: 0.5-1%

20 Consumo di biomasse legnose in Italia (2012) Cippato in minireti e caldaie 0,38 Mt 1,8% Cippato in teleriscaldamenti 0,41 Mt 2% Cippato per produzione energia elettrica 1,8 Mt 8,7% Consumi di biomassa legnosa in Italia Pellet 2 Mt 9,7% Mt/anno kg/abitante/ anno kg/famiglia/ anno Legna da ardere Pellet Cippato in teleriscaldamenti 0, Cippato in minireti e caldaie 0, Cippato per produzione energia elettrica 1, Totale 20, Legna da ardere 16 Mt 77,7% Fonte: AIEL

21 Importazioni Italia: 6 importatore mondiale di legno 2 importatore europeo di legno (dopo UK) 1 importatore di legno dai Balcani e Sud Europa 2 importatore europeo di legno tropicale 1 importatore mondiale di legna da ardere 4 importatore mondiale di cippato 1 importatore mondiale di pellet ad uso residenziale L Italia è il 1 partner commerciale per l export del Camerun, della Romania, della Bosnia, dell Albania, della Serbia

22 Biocombustibili gassosi: biogas Tecnologia di produzione agricola e industriale Caratteristiche stabilite da norme tecniche (EN 14214) Utilizzabile in motori endotermici per la produzione elettrica di piccola-media taglia (0,25-1MW) Elevate disponibilità e tipologie di matrici organiche anche coltivate ah hoc (competizione food) Alto contenuto energetico: 5-6 kwh/nm 3 Sottoprodotto (digestato) impiegabile in agricoltura o nella produzione di compost

23 Biocombustibili gassosi: biometano Tecnologia di produzione industriale Caratteristiche stabilite da norme tecniche (EN 14214) Utilizzabile in motori endotermici per l autotrazione o l immissione nella rete di distribuzione del gas naturale Alto contenuto energetico: 11 kwh/nm 3

24 Proprietà biogas e biometano

25 Considerazioni finali Le biomasse sono un insieme eterogeneo di materiali di origine organica e rinnovabili e costituiscono una fonte energetica atipica caratterizzata da: MOLTEPLICITÀ DI OPZIONI ENERGETICHE FORTE RADICAMENTO Nel TERRITORIO PLURALITÀ DI USI EXTRA-ENERGETICI VASTE IMPLICAZIONI SOCIALI L uso delle biomasse va inquadrato in una visione sistemica che integri questi aspetti

26 Bioenergia

27 Bioenergia La bioenergia è una fonte di energia derivante dalla conversione energetica delle biomasse, dei biocombustibili e dei biocarburanti; Tra le altre fonti quella bioenergetica è quella che coinvolge attivamente il territorio dove insiste; La bioenergia può trovare espressione in energia termica, elettrica, cogenerativa, trigenerativa e come forza meccanica; È una fonte continua, rinnovabile e programmabile.

28 Le fonti energetiche rinnovabili (FER): caratteristiche e usi finali Fonte Continua Non continua Elettricità Calore Trasporti Idroelettrica Eolica Fotovoltaico Solare termodinamico (CSP) Geotermia Rifiuti Biomassa Biocombustibili Biogas / Biometano 28

29 Fine parte A Via Venafro, ROMA Tel Fax itabia@mclink.it Website: Dr.Filippo Stirpe filippo.stirpe@itabia.it