DIMENSIONAMENTO DI MICROFILIERE ENERGETICHE DI AUTOCONSUMO A SMINUZZATO CRITICITÀ E PUNTI DI FORZA

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Gilda Raimondi
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DIPARTIMENTO DI SCIENZE E TECNOLOGIE PER L AGRICOLTURA, LE FORESTE,

ENERGETICHE DI AUTOCONSUMO A SMINUZZATO CRITICITÀ E PUNTI DI FORZA

microfiliere energetiche di autoconsumo alimentate a sminuzzato.

1 DIPARTIMENTO DI SCIENZE E TECNOLOGIE PER L AGRICOLTURA, LE FORESTE, LA NATURA E L ENERGIA (DAFNE) DIMENSIONAMENTO DI MICROFILIERE ENERGETICHE DI AUTOCONSUMO A SMINUZZATO CRITICITÀ E PUNTI DI FORZA OBIETTIVI DELL ELABORATO Progettazione ed analisi di due microfiliere energetiche di autoconsumo alimentate a sminuzzato. La prima in cui è prevista l alimentazione da un impianto governato a ceduo utilizzato a turno breve SRF. La seconda alimentata prevalentemente con scarti legnosi derivanti da potature di vigneti e da filari di robinia. 1

PRIMO CASO DI STUDIO Unità aziendale CRA-ING di Monterotondo (Roma

caratterizzata da abbondanti precipitazioni annuali (954-1166 mm.

temperatura media annuale 14,2 C, la temperatura media mensile si mantiene al di sotto dei 10 C per circa quattro mesi

SECONDO CASO DI STUDIO Azienda agro-forestale di Civitella d Agliano (VT).

2 PRIMO CASO DI STUDIO Unità aziendale CRA-ING di Monterotondo (Roma). Collocata a 165 m. s.l.m., l area, in base alla classificazione fitoclimatica del Blasi (1994), ricade nella regione temperata di transizione caratterizzata da abbondanti precipitazioni annuali ( mm.) e da una moderata aridità estiva concentrata in luglio e agosto (precipitazioni estive comprese tra mm), temperatura media annuale 14,2 C, la temperatura media mensile si mantiene al di sotto dei 10 C per circa quattro mesi (gennaio, marzo e dicembre), la temperatura media minima del mese più freddo (gennaio) scende al disotto di 0 C (-0,3 C). SECONDO CASO DI STUDIO Azienda agro-forestale di Civitella d Agliano (VT). Le precipitazioni annuali sono di entità medio-elevata ( mm) con episodi solitamente compresi tra mm. Il clima tipico dell area presenta aridità estiva poco pronunciata durante i mesi di luglio e agosto, mentre il freddo invernale si prolunga da ottobre a maggio. Le temperature medie annuali si aggirano intorno ai 13 C, con valore medio delle massime di 19 C e valore medio delle minime di 7 C. La temperatura media delle minime del mese più freddo è leggermente inferiore a 0 C. 2

MATERIALI E METODI Le fasi schematiche della progettazione e dell analisi per

edifici da riscaldare; 2) calcolo del fabbisogno energetico.

nominale della caldaia effettivamente necessaria PN(kW).

3 MATERIALI E METODI Le fasi schematiche della progettazione e dell analisi per entrambe le microfiliere sono state le seguenti: 1) calcolo della volumetria degli edifici da riscaldare; 2) calcolo del fabbisogno energetico. Segue la formula: FE = fem x V x t/ ) dimensionamento dell unità termica (caldaia). Si avrà: FE / t = Potenza netta effettiva della caldaia PC (kw) PC /n = Potenza nominale della caldaia effettivamente necessaria PN(kW). MATERIALI E METODI 4) calcolo dell input di biomassa necessaria per alimentare la caldaia. Si ottiene quindi: C = (t x PN) / PCI x ) dimensionamento ambienti di stoccaggio: Vs= (C / db) / r dove: r = (t / ft)/30 gg 3

MATERIALI E METODI 6) dimensionamento viabilità aziendale e logistica di approvvigionamento.

Quindi: ST=da/ima Dove ima non è altri che l incremento medio annuo dell unità produttiva di biomassa legnosa espressa in

RISULTATI PRIMO CASO DI STUDIO SUPERFICIE ABITAZIONE 2107 m 2 VOLUMETRIA DA RISCALDARE 5200 m 3 FABBISOGNO ENERGETICO

4 MATERIALI E METODI 6) dimensionamento viabilità aziendale e logistica di approvvigionamento. 7) valutazione superfici aziendali necessarie. Quindi: ST=da/ima Dove ima non è altri che l incremento medio annuo dell unità produttiva di biomassa legnosa espressa in (t/ha anno) e da è la disponibilità di combustibile annua. RISULTATI PRIMO CASO DI STUDIO SUPERFICIE ABITAZIONE 2107 m 2 VOLUMETRIA DA RISCALDARE 5200 m 3 FABBISOGNO ENERGETICO POTENZA CALDAIA (NOMINALE) ORE DIFUNZIONAMENTO ANNUE CIPPATO RICHIESTO U % 283,2 MWh/anno 236 kw t FE = (32 W/m 3 x 5900 m 3 x 1500 h/anno) / 10 3 = kwh/anno PC = ( kwh/anno / 1500 h) / 80% = 236 kw C = (1500 h x 236 kw) / (3,8 kwh/kg x 1000) = 93 t/anno RENDIMENTO CALDAIA 80% 4

RISULTATI PRIMO CASO DI STUDIO Calcolati i valori energetici riguardanti la microfiliera si è passati al dimensionamento delle strutture per lo stoccaggio e al dimensionamento della piantagione e

5 RISULTATI PRIMO CASO DI STUDIO Calcolati i valori energetici riguardanti la microfiliera si è passati al dimensionamento delle strutture per lo stoccaggio e al dimensionamento della piantagione e della viabilità aziendale: 1) Volendo ipotizzare un silos che necessiti di una ricarica ogni mese di funzionamento avremo che su 1500 h/anno di funzionamento con cicli giornalieri di 10 h la caldaia funzionerà per 150 gg/anno, quindi:la volumetria del silos è risultata essere Vs = (93 t/anno / 0,184 t/m 3 ) / 5 = 101 m 3 arrotondabile a 105 considerando la non perfetta distribuzione del cumulo di sminuzzato. 2) per la logistica sarà necessario un rimorchio agricolo con vano di carico di almeno 15 m 3 che considerando il trattore avrà un ingombro in termini di lunghezza e larghezza di 11 m x 4,50 m. Di conseguenza la strada di accesso dovrà avere una larghezza uguale o superiorea4,70m e nelcasodella presenza dicurve adeguato raggiodicurvaturaidoneoaduningombrodicirca11m. RISULTATI PRIMO CASO DI STUDIO 3) la superficie per l allestimento della piantagione da cui trarre la biomassa è di circa 10 ha. Infatti: ST = 93 t/anno / 10 t/ha anno = 9,3 ha (arrotondata a 10 ha per far fronte ad eventuali necessità di scorte). Questa superficie andrà però pianificata in funzione dell effettivo fabbisogno energetico, si prevederà quindi considerando un turno di ceduazione biennale di raccogliere 5 ha ogni anno. 5

6 RISULTATI SECONDO CASO DI STUDIO SUPERFICIE ABITAZIONE 520 m 2 VOLUMETRIA DA RISCALDARE 1456 m 3 FABBISOGNO ENERGETICO 46,5 MWh/anno POTENZA CALDAIA (NOMINALE) 61 kw ORE DI FUNZIONAMENTO ANNUE 1000 FE = (32 W/m 3 x 1456 m 3 x 1000 h/anno) / 10 3 = kwh/anno PC = (46592 kwh/anno / 1000 h) / 77% = 61 kw CIPPATO RICHIESTO U % 18 t RENDIMENTO CALDAIA 77% C = (1000 h x 61 kw) / (3,39 kwh/kg x 1000) = 18 t/anno RISULTATI SECONDO CASO DI STUDIO Calcolati anche qui i valori energetici riguardanti la microfiliera, si è passati al dimensionamento delle strutture per lo stoccaggio e al dimensionamento della piantagione e della viabilità aziendale: 1) Volendo ipotizzare un silos che necessiti di una ricarica ogni mese di funzionamento avremo che su 1000 h/anno di funzionamento con cicli giornalieri di 7 h la caldaia funzionerà per 143 gg/anno, quindi: la volumetria del silos è risultata essere Vs = (18 t/anno / 0,167 t/m 3 ) / 5 = 22 m 3 arrotondabile a 25 considerando la non perfetta distribuzione del cumulo di sminuzzato. 2) perlalogisticasarànecessarioun autocarroconvanodicaricodialmeno22m 3 cheavrà un ingombrointerminidilunghezza elarghezza di 13mx3m. Diconseguenzalastrada di accesso dovrà avere una larghezza uguale o superiore a 3,20 m e nel caso della presenzadicurveadeguatoraggiodicurvaturaidoneoaduningombrodicirca13m. 6

infatti: ST = 10 ha/anno + ((18 t/anno 12 t/anno) / 60 t/ha) = 10,1 ha/anno (arrotondata a

7 RISULTATI SECONDO CASO DI STUDIO 3) lasuperficienecessariadacuitrarrelabiomassaèdi circa10ha.infatti: ST = 10 ha/anno + ((18 t/anno 12 t/anno) / 60 t/ha) = 10,1 ha/anno (arrotondata a 10,5 ha per far fronte ad eventuali necessità di scorte). Quindi per quanto riguarda le siepi ed i filari di robinia si considererà che saranno sottoposti al taglio0,5haognianno. 7

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