STABULUM Sistema integrato di TrattAmento di reflui BUfalini, volto al recupero idrico ed al risparmio energetico (DRD n. 773 del 28/12/2010)

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1 Seminario di presentazione dei risultati del Progetto STABULUM Sistema integrato di TrattAmento di reflui BUfalini, volto al recupero idrico ed al risparmio energetico (DRD n. 773 del 28/12/2010) Possibilità di Scale-up dell impianto STABULUM e prestazioni attese Prof. Luigi Frunzo Dipartimento di Ingegneria Matematica e Applicazioni «Renato Caccioppoli» Università degli Studi di Napoli Federico II Eboli (SA), Sala Convegni dell Azienda Improsta 6 Giugno 2014

2 Obiettivi della presentazione 1. Potenzialità energetiche della digestione anaerobica dei reflui zootecnici in Campania 2. Tecniche di digestione e principali metodologie impiantistiche. 3. Dimensionamento degli impianti. 4. Iter autorizzativo 5. Piano finanziario per un impianto di digestione anaerobica.

3 Trasformazione energetica del Biogas Con un m 3 di biogas è possibile produrre: 1. 2kWh di energia elettrica risorsa per l ente o l azienda kWh termici di calore impiegabili per utilizzi vari

4 Potenzialità energetiche Campania n di CAPI BUFALINI ~ di Ton di Liquame anno m 3 Biogas (55%CH 4 PCI 5.5kW/m 3 ) η = kw ~ /y circa 800 aziende in Campania /y

5 Le tecniche di digestione Le tecniche di digestione anaerobica possono essere suddivise in due gruppi principali: - Digestione a umido (wet digestion), quando il substrato ha un contenuto di SS 10%. - Digestione a secco (dry digestion), quando il substrato avviato a digestione ha un contenuto di SS 20%; Processi con valori di secco intermedi vengono in genere definiti processi a Semisecco.

6 Le tecniche di digestione La digestione anaerobica può essere condotta in condizione mesofile (circa 35 C) o termofile (circa 55 C). Con impianti semplificati è possibile operare anche in psicrofilia (10-25 C). Dal punto di vista processistico è possibile individuare: -impianti monostadio -impianti a fasi separate -impianto a doppio stadio

7 Impianti Monostadio Tutte le quattro fasi della digestione anaerobica avvengono nello stesso reattore. Diffusi nel trattamento dei reflui agrozootecnici e delle colture energetiche. Elevati tempi di residenza e COV relativamente bassi (~ 1-4 kg SVm-³ giorno-1) Vantaggi: struttura semplice e solida Svantaggi: minore resa in Biogas devono operare in condizioni il più possibile costanti

8 Impianti a doppia fase Schema a due fasi semplificato

9 Impianti a doppio-stadio Impianti che non operano con una chiara distinzione delle fasi: in entrambi, anche se in diversa misura, si svolge la metanogenesi. Svantaggi: minor efficacia complessiva Vantaggi: maggior stabilità del processo e minori necessità di controllo

10 Nel caso di reflui bufalini Impianti monostadio.

11 Esempio STABULUM

12 Dimensionamento degli impianti DIMENSIONAMENTO PARAMETRICO Sulla base di: Carico Organico Volumetrico (CV o OLR organic loading rate, kgsv m -3 d -1 ) Tempo Di Residenza Nel Reattore (HRT, espresso in giorni) Metodologia molto diffusa, sono presenti numerosi riferimenti dalla letteratura scientifica.

13 Carico Organico Volumetrico (OLR) DIMENSIONAMENTO PARAMETRICO OLR kg sv 3 = m digestore kg C sv org d 3 V digestore m digestore 1. Se è troppo alto: accumulo di VFA, ph acido, blocco dei metanigeni 2. Se è troppo basso: il digestore è sottoalimentato, il carico può essere aumentato e così la produzione di biogas. OLR = 1,5 2,5 kg SV /m 3 /d

14 Tempo di permanenza idraulico (HRT) DIMENSIONAMENTO PARAMETRICO HRT d = 3 V digestore m digestore m 3 Q alimentazione al digestore digestore d 1. Se è troppo basso: la degradazione non è completa e la produzione di biogas è minore rispetto al potenziale 2. Se è troppo alto: la degradazione è completa e la produzione di biogas è pari alla massima; i volumi del digestore sono però molto elevati 2 7 giorni: solubili rapidamente biodegradabili, reflui agroindustriali giorni: reflui zootecnici > 50 giorni: matrici ligno-celluosiche

15 Parametro Limitante HRT o OLR? Nella digestione anaerobica di substrati semplici (carboidrati semplici, amidi, permeato del siero) il processo limitante è la METANOGENESI OLR Nella digestione anaerobica di substrati complessi (particolati, fibrosi, elevato tenore di cellulosa, ) il processo limitante è l IDROLISI ACIDIFICAZIONE HRT DIGESTORI AGRO-ZOOTECNICI

16 Nel caso di reflui bufalini Dimensionamento sulla base de HRT Range di 35-45d

17 Esempio 800 CAPI BUFALINI 48 m 3 di Liquame/giorno HRT di 40d Volume Digestore = 48 x 40 = 1920m 3 Altezza h= 8m D=18m 48 m 3 di Liquame/giorno = 1200 m 3 di Biogas = 2400 kwh 100 kw di potenza!!

18 Iter autorizzativo PAS decreto legislativo n. 28 del 3 marzo 2011 introduce per gli impianti di produzione di energia elettrica, da fonti quale il biogas, lo strumento della procedura abilitativa semplificata (PAS). PAS si snoda attraverso la stessa struttura della DIA il soggetto interessato dalla costruzione deposita la dichiarazione e da tale momento decorrono 30 giorni per l amministrazione comunale per compiere le verifiche di compatibilità del progetto con le norme urbanistiche e la sussistenza delle condizioni di legge per procedere con l installazione.

19 Iter autorizzativo PAS In particolare è, possibile ricorrere alla PAS per: impianti alimentati da biomasse, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas non ricadenti fra quelli considerati quali attività edilizia libera e aventi le seguenti caratteristiche: impianti operanti in assetto cogenerativo aventi una capacità di generazione massima inferiore a kwe (piccola cogenerazione) ovvero a kwt; impianti da biomasse, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas, non ricadenti fra quelli di cui al numero precedente e aventi capacità di generazione inferiori alle rispettive soglie indicate alla tabella A allegata al Dlgs n. 387 del 2003, (nel caso in esame la soglia è di 249 kw);

20 Iter autorizzativo PAS La procedura della PAS, che ricalca la procedura della denuncia di inizio attività, è alquanto articolata. L interessato all impianto presenta al Comune una dichiarazione cui deve essere allegata: 1. una dettagliata relazione a firma di un progettista abilitato e gli opportuni elaborati progettuali 2. gli atti di assenso eventualmente necessari (ad esempio nulla osta idrogeologico, autorizzazione paesaggistica, ecc.). Una volta depositata la dichiarazione, i possibili scenari sono tre: 1. il Comune ordina di non effettuare i lavori nei trenta giorni dal deposito della dichiarazione; 2. il Comune resta silente nei trenta giorni successivi al deposito, con conseguente formazione del titolo autorizzativo; 3. il Comune organizza l acquisizione degli ulteriori permessi eventualmente necessari per assentire completamente l opera progettata. L ordine di non effettuare i lavori potrà essere notificato entro i trenta giorni dal deposito della dichiarazione qualora il Comune riscontri l assenza di una o più condizioni per accedere alla PAS. Resta ferma la facoltà di ripresentare la dichiarazione, con le modifiche o le integrazioni necessarie per renderla conforme alla normativa urbanistica ed edilizia. Se il Comune non notifica l ordine di non procede con l esecuzione dell intervento, decorso il termine di trenta giorni dalla data di ricezione della dichiarazione, l attività di costruzione deve ritenersi assentita.

21 COSTI IMPIANTISTICI TIPOLOGIA SEZIONE IMPIANTISTICA gruppo di caricameto ed omogeneizzazine ,00 gruppo digestione primaria ,00 gasometro ,00 gruppo di alimentazione lagoni ,00 gruppo termostatazione liquami ,00 linea di collettamento e trattamento biogas ,50 pipe-rack ,50 gruppo cogenerazione ,00 automazione e controllo ,00 impianto elettrico ,00 sistema antincendio ,50 Sistema di depurazione tecnologia MBR ,00 totale impianto: ,50 COSTO in cifra tonda ,00 OPERE EDILI fondazioni serbatoi fondazioni locali tecnici e piazzali totale opere edili totale generale impianto al netto opere urbanizzazione urbanizzazioni Progettazione Cantierizzazione e Assistenza nella realizzazione del progetto da valutare a corpo da valutare a corpo da valutare a corpo da valutare a corpo da valutare a corpo ,00 da valutare a corpo totale generale impianto ,00 Costi impiantistici ,00

22 COSTI COSTI DI PRODUZIONE COSTO manodopera ,00 materiali di consumo ,00 costi di manutenzione impianto su fatturato ,52 costo manutenzione e gestione cogeneratore ,00 varie ed eventuali di produzione ,76 acquisto energia elettrica (depurazione) gestione processistica ,00 gestione tecnica - trasporto liquami - analisi e monitoraggio ,00 Totale costi di produzione ,28 COSTI GENERALI COSTO assicurazioni ,76 varie ed eventuali ,52 Totale costi di produzione ,56 Costi Produzione ,56

23 Ricavi da vendita Enegia Elettrica RICAVI Ricavi da fatturato di energia elettrica /anno ore di produzione h/anno 8.000,00 energia prodotta Kwhe/anno ,00 energia prodotta al netto degli autoconsumi (7%) Kwhe/anno ,00 Fatturato da cessione EE al GRTN /anno ,00 Altri fatturati ricavi da cessione energia termica 0 risparmio indotto da mancato spandimento liquami maturi 0 Totale altri fatturati /anno - TOTALE FATTURATI , ,00

24 Determinazione utile annuale di anni 20 con capitale finanziato al 100% e tasso al 6% ,00 DETERMINAZIONE UTILE ANNUALE PER UN PERIODO DI ANNI 20 CON CAPITALE FINANZIATO AL 100% E AL TASSO6% anno anno anno anno anno anno anno anno anno anno fatturato costi di produzione costi generali Marg. Op. Netto rata ammortamento finanziario UTILE NETTO , , , , , , , , , ,00 anno anno anno anno anno anno anno anno anno anno , , , , , , , , , ,48

25 Nel caso di reflui bufalini Impianto 100kW con SISTEMA STABULUM. Risolto il problema degli spandimenti Ricavo annuale stimabile su ,00

26 IN SINTESI: senza STABULUM

27 IN SINTESI: con STABULUM GRAZIE DELLA CORTESE ATTENZIONE Luigi Frunzo mob