Biogenerazione distribuita l importanza della produzione energetica integrata. Clara Uggè ETA-Florence

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Costanzo Lupo
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1 Biogenerazione distribuita l importanza della produzione energetica integrata Clara Uggè ETA-Florence Pisa, 18 marzo 2015

2 Obiettivi Valutazione degli aspetti tecnico economici relativi all impiego di impianti di piccola taglia per la produzione di energia elettrica e calore da biomasse. Localizzazione di una serie di piccoli impianti di conversione energetica di biomasse dislocati sul territorio regionale, basata sull applicazione dei concetti di efficienza e sostenibilità nell utilizzo delle risorse. Applicabilità degli schemi di certificazione a livello europeo. Pisa, 18 marzo 2015

Localizzazione di una serie di piccoli impianti di conversione energetica di biomasse dislocati sul territorio

3 1. Valutazione tecnico-economica economica - Tre tipologie di impianto considerate Fattori considerati nella scelta: tecnologici normativi/economici EFMGT 75 kwe Gassificatore 200 kwe ORC 1 MWe Pisa, 18 marzo 2015

nella scelta: tecnologici normativi/economici EFMGT

4 - Gli incentivi ai sensi del DM 6 luglio 2012

5 La redditività complessiva della produzione energetica da biomassa è influenzata da diversi fattori la tipologia di impianto ed il costo d installazione; il costo di approvvigionamento della biomassa; il costo della manutenzione degli impianti; gli incentivi per l energia elettrica; la eventuale remunerazione del calore prodotto.

di approvvigionamento della biomassa; il costo della manutenzione degli impianti;

6 - Parametri di ingresso

7 - Risultati Impianto alimentato con residui forestali Impianto alimentato con colture dedicate TIR(%) Tariffa base Premio CHP CHP+Rid.Emiss. TIR(%) Tariffa base Premio CHP CHP+Rid.Emiss. EFMGT 75 kw ORC 1 MW Gassificatore 200 kw EFMGT 75 kw ORC 1 MW Gassificatore 200 kw La taglia (influenza gli incentivi), il tipo di biomassa, il rendimento, i costi di installazione influenzano la redditività dell impianto I premi per la cogenerazione e riduzione delle emissioni incrementano la redditività Pisa, 18 marzo 2015

TIR(%) 24 21 18 15 12 9 6 3 0 Tariffa base EFMGT 75 kw ORC 1 MW Gassificatore 200 kw EFMGT 75 kw ORC 1 MW Gassificatore 200 kw La taglia

8 - Analisi di sensitività TIR 22% 20% 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% Tariffa base, uso pioppo Premio CHP, uso pioppo CHP+Rid.Emiss., uso pioppo Tariffa base, uso residui forestali Premio CHP, uso residui forestali Costo della biomassa Prezzo di remunerazione del calore Disponibilità dell impianto Influenzano sensibilmente la redditività Costo delle biomassa (euro/ton) CHP+Rid.Emiss., uso residui forestali TIR 20% 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% Prezzo del calore (euro/mwh) Tariffa base, uso pioppo Premio CHP, uso pioppo CHP+Rid.Emiss., uso pioppo Tariffa base, uso residui forestali Premio CHP, uso residui forestali CHP+Rid.Emiss., uso residui forestali TIR 25.0% 20.0% 15.0% 10.0% 5.0% 0.0% ore funzionamento (h/anno) Tariffa base, uso pioppo Premio CHP, uso pioppo CHP+Rid.Emiss., uso pioppo Tariffa base, uso residui forestali Premio CHP, uso residui forestali CHP+Rid.Emiss., uso residui forestali Pisa, 18 marzo 2015

redditività 30 45 60 75 90 Costo delle biomassa (euro/ton) CHP+Rid.Emiss.

9 Per aumentare la redditività: - Diminuire il costo della biomassa - Avere una biomassa sempre disponibile (filiera locale, accordi tra produttori di biomassa e produttori di energia) - Sfruttare il calore - Importante approccio integrato e uso del calore!

locale, accordi tra produttori di biomassa e produttori di

10 2. Localizzazione di piccoli impianti -Aree produttive Ospitano attività in grado di generare domanda di calore di processo Generalmente localizzate in aree idonee Disponibilità di infrastrutture Alcune aree già interessate da iniziative di sviluppo sostenibile (APEA) Fabbisogno di calore di processo per diverse attività produttive Fabbisogno di calore di processo settore alimentare Pisa, 18 marzo 2015

aree già interessate da iniziative di sviluppo sostenibile (APEA) Fabbisogno di calore di processo

11 - Aree produttive in Toscana Fonte: Le aree produttive in Toscana, Atlante territoriale (studi preparatori per il Piano di indirizzo territoriale )

13 -Bacini di approvvigionamento I siti produttivi sono stati ulteriormente aggregati, individuando 55 punti 55 Bacini di approvvigionamento: aree all interno delle quali tutta l offerta di biomassa potenziale è conferita esclusivamente ad un corrispondente impianto di trasformazione all interno del bacino. Aree determinate attraverso una funzione Cost Allocation che minimizza la distanza di trasporto. Stimati i costi della biomassa (abbattimentoesbosco, allestimento, cippatura e trasporto) per bacini di approvvigionamento. Pisa, 18 marzo 2015

impianto di trasformazione all interno del bacino.

14 -Ipotesi di tre scenari: costo della biomassa SC1, cippatura di tutta la pianta (ceduo) + residui (fustaia). SC2, cippatura soli residui (ceduo e fustaia). In questo caso i costi (abbattimento, allestimento ed esbosco) sono stati ripartiti nei vari assortimenti forestali ritraibili in base al criterio di massa Costo biomassa (euro/t.s.s) SCENARIO 2 SCENARIO 1 SCENARIO 3 SC3, cippatura soli residui (ceduo e fustaia). Solo costo cippatura SCENARIO 1 SCENARIO 2 SCENARIO 3 MEDIA 57,81 83,60 24,89 MIN 50,86 75,05 23,76 MAX 75,60 100,81 27,39 Pisa, 18 marzo 2015

In questo caso i costi (abbattimento, allestimento ed esbosco) sono stati ripartiti nei vari assortimenti forestali ritraibili in base al criterio

15 - Redditività scenario 1 Tariffa base + premi Pisa, 18 marzo 2015

16 -Redditività scenario 2 Tariffa base + premi Pisa, 18 marzo 2015

17 -Redditività scenario 3 Tariffa base + premi EFMGT 75 KWe Gassificatore 200 KWe ORC 1 MWe

18 3. Applicabilità degli schemi di certificazione a livello europeo Nel 2009, la Direttiva Europea sulle Energie Rinnovabili (2009/28/EC) ha introdotto dei vincoli di sostenibilità per i biocombustibili liquidi. Dei criteri simili di sostenibilità sono stati proposti per la produzione di calore, condizionamento ed elettricità a partire da biomasse solide nel 2010 (COM/2010/11) da parte della Commissione. Tali raccomandazioni non hanno tuttavia carattere vincolante. Sistemi di certificazione volontari in Europa: Green Gold Label The Electrabel Label Drax Power Sustainability Policy Nordic Ecolabelled biofuel pellets NTA 8080 certification system Schemi di certificazione volontaria CEN e ISO

Dei criteri simili di sostenibilità sono stati proposti per la produzione di calore, condizionamento ed elettricità a partire da biomasse solide nel 2010 (COM/2010/11) da

19 -Il progetto europeo BioGrace II Progetto cofinanziato da programma IEE ( ) Si basa sul precedente progetto BioGrace ( ), in seguito riconosciuto come schema di certificazione volontario per i biocombustibili liquidi dalla Commissione Europea nel Metodologia che si basa sull approccio del Life Cycle Assessment (LCA) per valutare le emissioni di gas serra di 1 MJ di energia finale. Per calcolare le riduzioni di gas serra, l utente deve fornire informazioni sul tipo di energia finale prodotta, le efficienze di conversione e per alcune filiere, informazioni generali sulla filiera. La valutazione del risparmio delle emissioni di gas effetto serra sfrutta la metodologia adottata nel report della Commissione sulla sostenibilità della biomassa pubblicata nel 2010 (COM(2010)11) Per ulteriori informazioni:

Metodologia che si basa sull approccio del Life Cycle Assessment (LCA) per valutare le emissioni di gas serra di 1 MJ di energia finale.

20 - Obiettivo BioGrace II: calcolo del risparmio di CO2eq dall impiego della biomassa solida Per poter calcolare la CO2 equivalente risparmiata BioGrace mette a confronto i valori di emissione di gas serra generati dalla produzione energetica da biomassa con quella delle tradizionali fonti fossili: RISPARMIO CO2eq = (Efossile-Ebiomassa)/Efossile BioGrace ha fissato le emissioni generate dalla produzione di energia elettrica, calore, gas naturale (per confrontare la produzione di biometano) e raffreddamento da fonti fossili: Elettricità: 186 g CO2eq /MJ Calore: 80 g CO2eq /MJ Gas naturale: 72 g CO2eq /MJ Raffreddamento: 47 g CO2eq /MJ

(Efossile-Ebiomassa)/Efossile BioGrace ha fissato le emissioni generate dalla produzione di energia elettrica, calore, gas naturale (per confrontare la

21 -Calcolo delle riduzioni di gas serra secondo lo scenario della generazione distribuita - ipotesi l impiego di impianti di cogenerazione di piccola taglia; - impiego di biomassa locale e forestale (cippato di residui forestali); - gli impianti scelti per questo scenario utilizzano la tecnologia EFMGT, gassificatore e ORC La filiera si compone di 4 fasi: Fase 1. Raccolta dei residui forestali Per il calcolo delle emissioni derivanti dalla fase di raccolta dei residui forestali, il Biograce ipotizza un consumo di combustibile (diesel) pari a 0,0144 MJ/MJresidui forestali e l umidità della biomassa pari a 50%. Fase 2. Cippatura Dopo la stagionatura, BioGrace ipotizza che l umidità della biomassa passi dal 50% al 30%. Il consumo di carburante (diesel) per la cippatura è quindi pari a 0,0040 MJ/MJwood chips. Fase 3. Trasporto del cippato Trattandosi di biomassa prodotta localmente e utilizzata in impianti, per ipotesi, localizzati in Toscana, si è scelto un percorso entro 600 km. Il camion per il trasporto della biomassa (a diesel) può trasportare per ipotesi 40 ton con un consumo di carburante pari a 0,84 MJ/ton*km (valore standard). Fase 3. Conversione energetica del cippato in elettricità e calore (cogenerazione) Le emissioni date dalla conversione energetica finale del cippato non riguardano la CO2, in quanto quest ultima risulta pari alla CO2 immagazzinata durante la crescita della pianta. Il bilancio è positivo però se si considerano due altri potenziali gas serra, il metano e la N2O. Biograce utilizza come valori emissivi per un impianto cogenerativo 0,0049 g CH4/MJ e 0,0010 g N2O/MJ.

22 - Risultati ORC Gassificatore Calore Elettricità EFMGT 89% 89% 90% 90% 91% 91% 92% 92% 93% 93% 94%

23 Compatibili con i valori di riduzione stimati dalla (COM(2010)11)

24 Grazie per l attenzione!!

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