La produzione e l utilizzo. energetico della. biomassa dal settore. agricolo- forestale. I problemi ambientali. Biomassa. Emissioni gas serra

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1 I problemi ambientali La produzione e l utilizzo energetico della biomassa dal settore agricolo- forestale Emissioni gas serra Protocollo di Kyoto (997) Riduzione del % entro il di Anidride carbonica, metano, protossido di azoto, idrofluorocarburi, perfluorocarburi,esafluoruro di zolfo L Italia si è impegnata a ridurre del 6,% le emissioni di gas serra provenienti dall attività antropica Biomassa materia organica, prevalentemente vegetale, sia spontanea che coltivata dall uomo, terrestre e marina, prodotta per effetto del processo di fotosintesi clorofilliana Forestale Arboricoltura da legno Residui lavorazione legno Utilizzazioni forestali (pianta intera e residui utilizzazioni (ramaglia, cimali, ecc.)) Agricola Paglia di riso e frumento Stocchi e tutoli di mais Residui di potatura (vite, fruttiferi ulivo.) ALCUNE CARATTERISTICHE DELLE BIOMASSE AGRICOLE DA UTILIZZARE A FINI ENERGETICI Umidità alla raccolta (*) (%) P.C.I. (**) Massa volumica (kcal/kg) (kg/m ) paglia di frumento paglia di riso stocchi e tutoli di mais potatura vite potatura pesco potatura olivo (*) su base umida (**) riferito alla sostanza secca

2 PROBLEMI LEGATI ALL IMPIEGO ENERGETICO DELLE BIOMASSE AGRICOLE BIOMASSE AGRICOLE E POSSIBILI UTILIZZAZIONI ENERGETICHE EXTRA-AZIENDALI AZIENDALI produzione stagionale (- gg ) centrali termoelettriche teleriscaldamento paglie di cereali essiccazione cereali riscaldamento ridotta massa volumica ( kg/m ) centrali termoelettriche teleriscaldamento paglia di riso essiccazione cereali riscaldamento difficile conservazione (perdite ss -%) tutoli e brattee di mais essiccazione cereali difficile movimentazione centrali termoelettriche teleriscaldamento residui potatura riscaldamento UTILIZZAZIONE ENERGETICA DELLE BIOMASSE ALL INTERNO DELL AZIENDA VANTAGGI gestione diretta del sistema da parte dell azienda ridotta incidenza dei costi di trasporto distribuzione degli impianti sul territorio ridotte problematiche stoccaggi SVANTAGGI ridotte economie di scala limitati rendimenti termici caldaie UTILIZZAZIONE ENERGETICA DELLE BIOMASSE ALL ESTERNO DELL AZIENDA VANTAGGI elevati rendimenti termici caldaie economie di scala SVANTAGGI stoccaggi di elevate dimensioni elevata incidenza dei costi di trasporto impianti di elevate dimensioni concentrati sul territorio

3 Possibili impieghi della Biomassa forestale Sminuzzatura e triturazione Valore energetico ed economico della biomassa forestale Sminuzzato (cippato) Energia Industria - Termica - Pannelli - Elettrica - Carta Tronchetti di legna p.c. i. = - 4 kcal /t =, Sminuzzato p.c. i. = - 4 kcal /t = 4, QUALITA DEL CIPPATO Bozza di Norma elaborata dal Comitato Termotecnico Italiano (CTI ) Suddivisione nelle classi dimensionali (mm): classe < classe - classe classe 46-6 classe 64-6 classe > Biomassa coltivata Short Rotation Forestry La coltivazione di specie forestali a rapido accrescimento (pioppo, salice, robinia, eucalipto) che, impiantate con un elevato grado di fittezza, vengono raccolte con cicli molto brevi

4 PRODUZIONE DI BIOMASSA calcolate su impianti fitti ( piante/ha) PIOPPO 7 - t ss/ha/anno Pioppo Salice SALICE - 9 t ss/ha/anno ROBINIA - 7 t ss/ha/anno EUCALIPTO 4 - t ss/ha/anno Robinia Eucalipto MATERIALE DI PROPAGAZIONE Impianti SRF pioppo PIOPPO SALICE ROBINIA EUCALIPTO talee/astoni talee/astoni semenzale semenzale Sesto fitto (modello europeo) - cm x 4- cm 6- piante/ha ciclo - anni Sesto rado (modello americano) cm x - cm -7 piante/ha ciclo -8 anni 4

5 Incidenza della manodopera nelle varie operazioni del ciclo produttivo raccolta (CLAAS).9 irrigazione 6. dicioccatura 4. lavorazioni interfilari 7. impianto. suddivisione talee.6 diserbo post-em 7.8 diserbo pre-em.4 conc. in copertura. conc. di fondo. erpicatura.8 aratura Percentuale sul totale (%) FASI OPERATIVE Impianto Raccolta, movimentazione e sminuzzatura Trasporto Stoccaggio Messa a dimora di una SRF a sesto fitto Trapiantatrici universali Macchina SPAPPERI Impiego di talee e piantine a radice nuda SPAPPERI BERTO OLIVER ALLASIA R.9,9 8 Manodopera impiegata (h/ha)

6 Macchina BERTO Macchina OLIVER,7 4 Manodopera impiegata (h/ha) 8 4,6 9 Manodopera impiegata (h/ha) 6 Macchina ALLASIA R Messa a dimora di una SRFa sesto fitto Trapiantatrici per talee Impiego di talee ROTOR,7 4 SPAPPERI TPP A SPAPPERI PACCIAMANTE ALLASIA T Manodopera impiegata (h/ha) 6

7 Macchina SPAPPERI PACCIAMANTE Macchina ROTOR.8, 4 Manodopera impiegata (h/ha).8,4 Manodopera impiegata (h/ha) 44 Macchina SPAPPERI TTP A Macchina ALLASIA T.9,9 7 Manodopera impiegata (h/ha).9,9 7 Manodopera impiegata (h/ha) 7

8 Messa a dimora di una SRF a sesto fitto Impiego astoni Macchina SALIX MASKINER Verticali Orizzontali 4 Salix maskiner Prototipo DEIAFA,87 8 Manodopera impiegata (h/ha), Prototipo DEIAFA Messa a dimora di una SRF a sesto fitto Impiego astoni orizzontali,4 4 Manodopera impiegata (h/ha) ASTONI orizzontali TALEE 8

9 Messa a dimora di una SRF a sesto rado Impiego astoni Trapianto MANUALE TRAPIANTO MANUALE ALLASIA V Manodopera impiegata (h/ha) Macchina ALLASIA V Ruota compattatrice Manodopera impiegata (h/ha) Pattino Disco copri solco Assolcatore,, 8,6 Attacco a tre punti Deiafa Salix Maskiner Berto Spapperi Trad. Oliver Allasia R Allasia T Spapperi Pacc. Rotor Trivella Allasia V Messa a dimora di una SRF Qualità del lavoro Sesto fitto (da 88 a 97 %) 9 astoni universali talee Sesto rado (da 9 a 97 %) livello di attecchimento (%) 9

10 Costo di esercizio ( /ha) Messa a dimora di una SRF Costo di esercizio /ha Universali (fitto) 4 /ha Astoni (rado) /ha 7 /ha Talee (fitto) Astoni (fitto) LAVORAZIONE INTERFILARE DISERBO TRATTAMENTI INSETTICIDI 4 4 Superficie lavorata all anno (ha) CONCIMAZIONE IRRIGAZIONE Principali problematiche: DISERBO MECCANICO Vegetazione molto sviluppata 4 metri Larghezza lavoro (m),8 Difficoltà di passaggio delle attrezzature Erpice a dischi 8 Manodopera impiegata (h.uomo/ha). metri Larghezza lavoro (m),8 4 Manodopera impiegata (h.uomo/ha). Erpice a denti

11 DISERBO MECCANICO DISERBO CHIMICO PRE-EMERGENZA (dopo l impianto) Interfila, Larghezza lavoro Larghezza lavoro (m) Larghezza lavoro (m) Manodopera impiegata (h.uomo/ha),., 7,,8 8 Manodopera impiegata (h.uomo/ha), Localizzato sulla fila Irrorazione a pieno campo Larghezza lavoro (m), trattate, Volume distribuito l/ha Manodopera impiegata (h.uomo /ha), numero file trattate Volume distribuito (l/ha) 4 Manodopera impiegata (h.uomo /ha), Irrorazione localizzata sulla fila DISERBO CHIMICO PRE-EMERGENZA (prima della ripresa vegetativa del anno) DISERBO POST-EMERGENZA Volume distribuito (l/ha) Manodopera impiegata (h/ha) 6 Larghezza lavoro (m) 8 trattate 6 4,6 Volume distribuito (l/ha) 6 Manodopera impiegata (h.uomo/ha). Localizzato sulla fila

12 Deposito medio sulla vegetazione (µl/cm) DISTRIBUZIONE INSETTICIDI E FUNGICIDI TRATTAMENTO INSETTICIDA POST-EMERGENZA Larghezza lavoro (m) trattate 6 8 6,4, Volume distribuito (l/ha) Volume distribuito (l/ha) 6 Manodopera impiegata (h.uomo/ha), Manodopera impiegata (h/ha), Larghezza lavoro (m) trattate 9,7 Volume distribuito (l/ha) Manodopera impiegata (h.uomo/ha),4 Sulla vegetazione (qualità della distribuzione) cannone (flusso trasversale ai filari) DISTRIBUZIONE INSETTICIDI E FUNGICIDI 6,, Larghezza lavoro (m) trattate Volume distribuito (l/ha) Manodopera impiegata (h.uomo/ha) 8 6,6 6.,,,, Distanza erogazione (m)

13 Efficienza (%) costo esercizio ( /ha) Macchine per le cure colturali (Controllo delle infestanti) Efficienza delle macchine Macchine per le cure colturali (Controllo delle infestanti) Costo di esercizio giorni dall'intervento (n ) /ha /ha 8 /ha utilizzo annuo (h) Macchine per le cure colturali (Controllo dei patogeni) Qualità del lavoro - Impianti in riposo vegetativo Macchine per le cure colturali (Controllo dei patogeni) Qualità del lavoro - Impianti in periodo vegetativo,,4,4,,,,,,,, Deposito (µl/cm ) CV (%),44 9, , deposito (µl/cm ) CV (%),9,8 4,7,6,,4,4 7,,6,,,,

14 costo di esercizio ( /ha) Macchine per le cure colturali (Controllo dei patogeni) Costo di esercizio CONCIMAZIONE 6,8 4 6 /ha 8 /ha Dose distribuita (UREA) (kg/ha) Manodopera impiegata (h/ha) 8, utilizzo annuo (h) IRRIGAZIONE è un operazione molto costosa e va presa in considerazione solo per interventi cosidetti di soccorso Meccanizzazione della raccolta Dipende può essere opportuna per garantire un buon attecchimento delle piantine oppure delle talee Viene eseguita SESTO D IMPIANTO - elevata densità - bassa densità MATERIALE FINALE - scaglie - tronchetti A pioggia A scorrimento 4

15 Produttività del lavoro (m /h) Meccanizzazione della raccolta Macchine per l abbattimento delle SRF CANTIERI SEPARATI CANTIERI UNITI Principali problematiche: Diametri non omogenei Fronte di lavoro (ceppaie) non omogenee TAGLIO-RACCOLTA TAGLIA_SMINUZZA-CARICATRICE Altezze delle piante e massa vegetativa elevata SMINUZZATURA Macchine per l abbattimento delle SRF Disco abbattitore Motosega Macchine per l abbattimento Produttività del lavoro Harvester

16 Produttività del lavoro (mst/h) Costo di esercizio ( /ha) Macchine per l abbattimento Costo di esercizio 6 /ha /ha /ha Macchine per la movimentazione della biomassa da sminuzzare Principali problematiche: Elevati volumi dell assortimento Precisione di manovra nell alimentazione delle sminuzzatrici Utilizzo annuo (h) Rapidità nelle manovre per contenere i tempi morti Macchine per la movimentazione della biomassa da sminuzzare Macchine per la movimentazione della biomassa da sminuzzare Produttività del lavoro Circa 6 mst/h x metro lineare di apertura dell organo di presa Sollevatore telescopico Caricatore forestale semovente Caricatore forestale portato 6

17 Costo di esercizio ( /mst) Macchine per la movimentazione della biomassa 4, 4,,,,,,,,, Costo di esercizio, /mst /h,6 /mst /h Utilizzo annuo (h) Macchine per la sminuzzatura della biomassa Principali problematiche Eterogeneità del materiale da sminuzzare Difficoltà nell operare su terreni caratterizzati da un ridotto coefficiente di portanza Elevata produttività per contenere i tempi di carico Macchine per la sminuzzatura della biomassa Macchine abbatti-sminuzzatrici Prot. Spapperi 6 CH Macchine per la sminuzzatura della biomassa Macchine sminuzzatrici Class Jaguar 78 - GBE Gandini TPS Disco Pezzolato PTH 9 tamburo Prot. Gandini Bio-Havester Biotrit. Jenz AZ biotrituratore 7

18 Costo di esercizio ( /tss) Macchine per la sminuzzatura della biomassa Produttività del lavoro Macchine per la sminuzzatura della biomassa Costo di esercizio 4 Alberi interi, m /h x KW,6 tss/h x KW m /h Ramaglia (-6 /tss) 4 Alberi interi (-4 /tss) Sminuzzato prodotto Ramaglia, m /h x KW,4 tss/h x KW t ss /h potenza macchine (kw) Ripristino del terreno Dicioccatura Larghezza lavoro (m) Manodopera impiegata (h/ha), Mezzi per il trasporto della biomassa sminuzzata Veicoli per il trasporto su tracciati brevi (fino a km) Rim. monoasse Rim. assi con ralla Rim. assi in tandem Rim. assi in tridem Rim. assi con ralla 8

19 Costo trasporto ( /km) Costo trasporto ( /m ) produttività (m /h) Mezzi per il trasporto della biomassa sminuzzata Veicoli per il trasporto su tracciati lunghi (oltre km) Autocarro Autocarro con cassone scarrabile Mezzi per il trasporto della biomassa sminuzzata Produttività del lavoro Autotreno maxi volume Autoarticolato maxi volume m /h m /h m /h 7 Distanza (km) Mezzi per il trasporto della biomassa sminuzzata Costo unitario dei mezzi di trasporto Mezzi per il trasporto della biomassa sminuzzata Costo di trasporto riferito all unità di volume 6,,, 4, 4,,,,,,,,, /km,9 /km 7 Distanza (km) 4 /m 4 /m /m 7 Distanza (km) 9

20 Entità della riduzione (%) Stoccaggio del materiale Stoccaggio dello sminuzzato Senza copertura Sotto tettoia Telo imper. nero Riduzione dell umidità dal -6% a -% cippato Alberi interi Telo traspirante Telo impermeabile bianco Stoccaggio dello sminuzzato Bilancio complessivo Stoccaggio degli alberi interi 6 49, Peso Volume Sostanza secca 4 6,6,,, 9, 9,8 9,4 7, 6,7 6,,

21 Fabbisogno manodopera (hul/ha.anno) Stoccaggio degli alberi interi Imballatrice forestale Valutazione energetica della produzione di Biomassa (confronto fra SRF e MAIS) Valutazione complessiva SRF Preparazione del terreno Valutazione complessiva SRF Fabbisogno di manodopera Impianto Diserbo in pre-emergenza Lavorazione interfilare 4 - hul/ha.anno Concimazione in copertura Trattamenti Fitoiatrici - hul/ha.anno Irrigazione Raccolta e trasporto all'imposto Dicioccatura SRF rada SRF fitta 4-8 hul/ha.anno Mais (insilato)

22 Fabbisogno energetico (GJ/ha.anno) Valutazione complessiva SRF Fabbisogno energetico, 6,8,,, 4,8,,,, mais rado fitto Valutazione complessiva SRF Costo energetico CICLO SRF OUTPUT 88 GJ / ha. anno =. INPUT 4,8 GJ / ha. anno INPUT = 7,6% ENERGIA PRODOTTA CICLO MAIS OUTPUT GJ / ha. anno =.6 INPUT 6,8 GJ / ha. anno INPUT = 8,6% ENERGIA PRODOTTA Valutazione complessiva SRF Superficie a SRF necessaria per l approvvigionamento di una Centrale di MW (Ipotizzando una superficie dedicata alle SRF pari a % di quella complessiva e una produzione di tss/ha.anno) Valutazione complessiva SRF Il sesto fitto rispetto al sesto rado risulta vantaggioso in termini di fabbisogno di Centrale termica MW = 8 ha Centrale elettrica MW = 74 ha Dist. approv. Max km (produzione energia elettrica) Centrale MW Dist. approv. Max km (produzione energia termica) manodopera, capacità di lavoro, fabbisogno energetico e costo di esercizio delle macchine, in tutte le fasi operative Meglio il sesto fitto rispetto a quello rado

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