PVO E MOTORI, LA QUALITÀ È IL PRIMO REQUISITO

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1 TECNICA PVO E MOTORI, LA QUALITÀ È IL PRIMO REQUISITO Solo il rispetto di tutti i parametri qualitativi dell olio vegetale puro garantisce un affidabile funzionamento dei propulsori di Eliseo Antonini e Valter Francescato eliseo.antonini@alice.it valterfrancescato@libero.it La Direttiva comunitaria n. 30 del 2003 ha - dal punto di vista normativo - previsto l uso dell olio vegetale puro (Pvo) quale biocarburante. In Italia tale provvedimento è stato ripreso con il Dlgs n. 128 del 30 maggio Per olio vegetale puro è da intendersi: olio prodotto da piante oleaginose mediante pressione, estrazione o processi analoghi, greggio o raffinato, ma chimicamente non modificato, qualora compatibile con il tipo di motore usato e con i corrispondenti requisiti in materia di emissioni. Dal punto di vista fiscale, per il suo impiego in ambito agricolo e non, sono poi state introdotti altri provvedimenti con le leggi finanziarie che sono state successivamente approvate. In Germania già nella metà degli anni Novanta si è avviata la produzione di olio vegetale per la destinazione a biocarburante: dal 1999 al 2003 è quasi triplicato il numero dei frantoi (da 80 a circa 220). Il 50% produce esclusivamente olio per l impiego nei motori. Alla fine del 2007 il numero dei frantoi censiti è di circa 580 e producono circa t/anno di olio vegetale puro. Negli ultimi anni anche in Austria sono entrati in funzione oleifici: nella sola regione dell Alta Austria ci sono circa 7 frantoi cooperativi. Da ottobre 2003 sono in corso prove di funzionamento e monitoraggio dei parametri tecnici su una flotta di circa 35 trattori di diverse Trattore Fendt modificato con sistema a un serbatoio (Sistema Hausmann). Trattore Deutz-Fahr modificato con sistema a un serbatoio (VWP - Il trattore è di proprietà della Provincia di Firenze e rientra in un progetto sperimentale del Crear ( case che lavorano in diversi ambienti agricoli e forestali. I circa 4 anni di osservazioni tecniche e misurazioni si concluderanno nel maggio prossimo e successivamente con la pubblicazione e la discussione dei risultati. Contestualmente alla produzione di olio secondo standard di qualità per l impiego nei motori, si sono affacciate e affermate sul mercato (in particolare nei paesi di lingua tedesca) aziende che hanno sviluppato sistemi applicativi per l uso di olio vegetale puro nei motori di macchine agricole, ma non solo. Progressi e stato dell arte della ricerca La definizione della qualità del carburante (rispetto dei parametri qualitativi) è la premessa fondamentale per un affidabile funzionamento dei motori in cui è impiegato. Solo quando qualità e composizione chimica del carburante sono definite in modo rigoroso (normate), possono essere rilasciate da parte delle case costruttrici di motori le necessarie garanzie sia per il corretto e duraturo funzionamento del motore sia per il rispetto dei limiti di emissione fissati dalla normativa vigente. Oggi si può affermare che la possibilità tecnica di utilizzare olio vegetale puro nei motori dei trattori, almeno nei paesi quali Germania e Austria, è già realtà. Di recente inoltre sono già stati proposti da due grandi costruttori (Deutz-Fahr e Fendt) modelli che escono di fabbrica già predisposti per l alimentazione con olio vegetale puro di colza. Le attività di ricerca sui sistemi di adattamento dei motori all uso dell olio vegetale sono iniziate negli anni Ottanta. Le applicazioni si sono essenzialmente concentrate sull olio di colza e le problematiche affrontate hanno riguardato la 60 m&ma - n

2 Requisiti Din In riferimento all olio di colza, la qualità è definita e regolata dalla norma DIN V Olio vegetale di colza per l impiego come biocarburante nei motori. DIN V colza Proprietà/composizione Proprietà caratteristiche dell olio di colza Valutazione visiva Min Limiti Max Unità Libero da agenti estranei visibili, sedimenti ed acque libere Metodi di prova Densità (15 C) kg/m 3 DIN EN ISO 3675/12185 Punto di infiammabilità (V. chiuso) 220 DIN EN ISO 2719 Viscosità cinematica a 40 C 36 mm 2 /s DIN EN ISO 3104 Potere calorifico inferiore kj/kg DIN ,-2,-3 Residui carboniosi 0,40 % (m/m) DIN EN ISO Numero di iodio g/100g DIN EN Contenuto di zolfo 10 mg/kg DIN EN ISO 20884/20846 Numero di cetano 39 - IP 498 Proprietà variabili Contaminazione totale 24 mg/kg DIN EN Acidità (numero neutralizzazione) 2 mg KOH/g DIN EN Stabilità ossidativa (110 C) 6 h DIN EN Contenuto di fosforo 12 mg/kg DIN EN Contenuto Ca+Mg 20 mg/kg E DIN EN Contenuto di ceneri 0,01 % (m/m) DIN EN ISO 6245 Contenuto di acqua 0,075 % (m/m) DIN EN ISO12937 Considerato il limite posto da questa norma, è raccomandabile l impiego di olio di girasole alto oleico, mentre è da evitare l uso in purezza di olio di Dorella coltivata (Rathbauer, 2006). qualità dello spray di iniezione, le caratteristiche della fiamma, la formazione dei residui in camera di combustione e l efficienza e il livello delle emissioni in varie tipologie di motori. Gli adattamenti sono indirizzati alla riduzione della viscosità dell olio vegetale, all incremento della pressione d iniezione e alla regolazione del sistema di iniezione. Trattore John Deere modificato con sistema a due serbatoi. Nel caso dell impiego di oli di idonee caratteristiche in motori correttamente modificati, le emissioni di monossido di carbonio, idrocarburi volatili, particolato e idrocarburi policiclici aromatici sono inferiori rispetto al diesel, mentre gli ossidi di azoto sono generalmente più elevati. Inoltre, le tecniche di separazione secondaria (filtri antiparticolato), che sono in grado di ridurre drasticamente i livelli d emissione, possono essere applicate anche nel caso di impiego dell olio vegetale, anche se - allo stato dell arte - l applicazione di tali filtri comporta ancora una serie di problematiche non del tutto risolte, con particolare riferimento alla loro durata. L innovazione e l ottimizzazione dei sistemi di adattamento ha consentito recentemente di ottenere il rispetto dei limiti di emissione previsti per i diesel Euro 4 (Thuneke, 2007; Zicoridse e Hofmann, 2007; Gruber, 2007; Bernstetter, 2007). Per quanto riguarda i sistemi di adattamento, essi possono prevedere il ricorso a un solo serbatoio o a due serbatoi. Sistema a uno o due serbatoi Nel sistema ad un serbatoio il motore è alimentato solo ed esclusivamente con olio vegetale. Solitamente le condutture che trasportano l olio hanno un maggiore diametro, tuttavia non è necessario l uso di condutture in rame e ottone. Inoltre, è generalmente installato un pre-riscaldatore del combustibile il quale può essere elettrico o può prelevare il calore m&ma - n

3 Ammortamento della modifica 1 caso: trattrice di potenza compresa tra 60 e 92 kw il consumo medio di 9 litri/ora. Se il costo della modifica è di euro e la differenza di prezzo tra gasolio agricolo e olio vegetale è di 0,10 euro/litro, l ammortamento si ha dopo circa ore di lavoro; se il trattore è impiegato ore/anno, il tempo di ammortamento del costo della modifica è di 4,5 anni. 2 caso: trattrice di potenze >185 kw e consumo medio di 25 litri/ora. Se il costo della modifica è di e la differenza di prezzo tra gasolio agricolo e olio vegetale è di 0,10 /litro, l ammortamento della modifica si ha dopo circa ore di lavoro; se il trattore è impiegato ore/anno, il tempo di ammortamento del costo della modifica è di 2,8 anni. Ore lavoro anno trattrice Differenza prezzo Diesel-Olio di Colza ,05 /l 0,10 /l ,15 /l ,20 /l ,25 /l ,30 /l Costo della modifica ( ) Ore lavoro anno trattrice Differenza prezzo Diesel-Olio di Colza Costo della modifica ( ) 0,05 /l 0,10 /l 0,15 /l 0,20 /l 0,25 /l 0,30 /l = differenza tra prezzo/costo al litro del gasolio agricolo e l olio vegetale puro. da uno scambiatore collegato al radiatore. L olio vegetale è pre-riscaldato a 70 C per migliorare l accensione a freddo del motore, nei sistemi a un serbatoio può essere utile l inserimento di un riscaldatore aggiuntivo. Sempre l accensione a freddo può essere migliorata attraverso la sostituzione delle candelette di preriscaldamento, allungando il periodo del loro pre- e post-riscaldamento. La modifica comporta il riscaldamento delle pompe di iniezione per ridurre la viscosità dell olio e ottimizzare il getto. Talvolta si sostituiscono le pompe d iniezione, in quanto alcuni tipi non sono adatti all impiego dell olio vegetale. Il vantaggio diretto di tale sistema consiste nella completa sostituzione del diesel e attualmente sul mercato esistono solo poche aziende qualificate e referenziate in grado di effettuare modifiche ai trattori secondo questo metodo. Il costo della modifica attualmente può variare da a (Iva esclusa). Nel sistema a due serbatoi è previsto l uso del diesel per le fasi di accensione e spegnimento, mentre nella fase di funzionamento intermedia si impiega l olio vegetale. Poco prima dello spegnimento il motore ritorna a essere alimentato con il diesel, così che le condutture e le pompe sono ripulite dall olio e sono pronte alla successiva fase di accensione. Non sono richieste generalmente particolari modifiche al motore, tuttavia è necessario prevedere sistemi di preriscaldamento dell olio, così come nel sistema a un serbatoio. Il sistema a due serbatoi può essere applicato a diversi tipi di trattori, in ogni caso l adattabilità del trattore deve essere sempre verificata con una La centralina elettronica che gestisce in automatico i flussi Dieselolio vegetale-diesel (Sistema Landtechnik GRAML, Sul mercato (in particolare nei paesi di lingua tedesca) esistono aziende che hanno sviluppato sistemi applicativi per l uso di olio vegetale puro nei motori di macchine agricole, ma non solo. 62 m&ma - n

4 ditta specializzata. Il vantaggio di questo sistema è che non sussistono i problemi di accensione a freddo (che si manifestano in particolare in inverno), d altro canto esiste una certa dipendenza dal diesel e quindi si perdono in parte i vantaggi legati all uso esclusivo dell olio vegetale puro. Andamento recente dei prezzi A partire della seconda metà del 2007 in avanti, il forte incremento della domanda di oli vegetali ha causato l aumento del loro prezzo e conseguentemente anche l allungamento dei tempi di consegna. Nel biennio il prezzo dell olio di palma sul mercato internazionale è aumentato da 300 a 450 /t, attualmente (febbraio 2008) si attesta sui 750 /t e le previsioni per il mese di maggio 2008 sono di raggiungere i 780 /t. Il forte incremento di prezzo ha ovviamente ridotto sensibilmente i vantaggi economici nell import e l utilizzo dell olio di palma per la produzione di Differenze di viscosità Il differente contenuto energetico dell olio vegetale rispetto al diesel influenza la potenza e i consumi del motore. L impiego dell olio vegetale comporta una leggera riduzione di potenza alla presa di forza del trattore e - a parità di potenza - un lieve incremento del consumo di combustibile (2-3%). La caratteristica che mostra la differenza più evidente tra diesel e olio vegetale è la viscosità. energia elettrica nei motori statici (CHP). Il prezzo dei semi di colza e di girasole, dopo il forte incremento registrato nell autunno dello scorso anno, attualmente entrambi sono in calo e si attestano sui /t franco oleificio. Nello stesso periodo il prezzo dell olio di colza è salito da 530 a 620 /t, dopo aver Unità Diesel Ecodiesel EN raggiunto il suo prezzo massimo a cavallo dell anno (circa /t), mentre attualmente (febbraio 2008) i prezzi, franco frantoio, sono in calo e si attestano sui /t. L olio di girasole sul mercato internazionale a maggio 2007 era quotato 650 /t, ovvero circa 150 /t in più rispetto allo stesso periodo dell anno Olio di girasole precedente, e attualmente (febbraio 2008) è in forte crescita e supera addirittura i euro/t (Fonte: ZMP). Un possibile modello locale Olio di colza Potere calorifico MJ/kg 42,7 37,2 37,7 37,6 Densità a 15 C kg/l 0,81 0,86-0,9 0,92 0,91 Contenuto energetico (volumetrico) MJ/l 35,2 32,7 34,8 34,2 Viscosità a 40 C Mm 2 /s 24,5 35,5 31,4 36 Punto di infiammabilità C > 55 > > 220 Il comparto agricolo della provincia di Padova, usa annualmente circa 42,4 milioni di lim&ma - n

5 tri di gasolio agevolato per la trazione rilasciati tramite il libretto U.M.A. In termini indicativi, essendo le aziende agricole attive e iscritte alla Camera di Commercio di Padova circa , in media si può considerare sia assegnato un quantitativo annuo di carburante agevolato di circa litri per azienda, che corrisponde a una mancata spesa (rispetto al costo del gasolio alla pompa, ottobre 2007) di circa /anno/azienda. Come è noto, entro il 2010 il target posto dalla Direttiva Europea 30/2003 è di sostituire il 5,75% dei carburanti fossili con biocarburanti. Se l agricoltura padovana intendesse dare il proprio contributo impiegando l olio vegetale puro di colza e girasole in sostituzione del gasolio agricolo, per la sola trazione sarebbero necessari 2,44 milioni di litri di olio i quali sarebbero ottenibili coltivando circa ettari; un intervento che si ritiene fattibile, considerato il fatto che su scala provinciale ci sono attualmente circa ettari di terreni a riposo (set-aside). Motore Man (CHP: 120 kwe kwt) adattato all uso dell olio vegetale puro con sistema a doppio serbatoio ( Per produrre tale quantitativo di olio vegetale sarebbero necessari circa 6 oleifici agricoli dislocati sul territorio (decentrati) con capacità produttiva di litri di olio per anno, mentre per l impiego dovrebbero essere modificate da 121 a circa 243 trattrici agricole, considerato un consumo (assegnazione) medio annuo rispettivamente di e di litri (si tratta di quantitativi assegnati a terzisti di piccole-medie dimensioni). Un ulteriore e non trascurabile aspetto della filiera dell olio vegetale è la valorizzazione locale del panello proteico negli allevamenti animali, in particolare i bovini da carne, di cui il Veneto è leader nazionale ( allevamenti nel 2004). La provincia di Padova inoltre si colloca tra le prime tre province venete di questo comparto con circa capi allevati. Gli oleifici suddetti produrrebbero circa t/anno di panello ( t di proteina) che sarebbero destinabili all alimentazione di circa capi per un ciclo di ingrasso (7 mesi), ovvero il 30% dei bovini allevati in provincia. Si stima che il valore economico di tale produzione locale possa aggirarsi tra i e i Foto Archivio AIEL. Le informazioni riportate sono tratte dalla pubblicazione Olio vegetale puro, produzione ed uso come biocarburante in agricoltura pubblicata a novembre 2007; in essa sono contenuti i principali risultati di un progetto biennale finanziato dalla Cciaa di Padova, coordinato da Aiel e svolto in collaborazione con altre organizzazioni. Per la consultazione della bibliografia completa si rimanda alla suddetta pubblicazione. 64 m&ma - n