La meccanizzazione nelle utilizzazioni forestali e in piantagioni artificiali: tecniche, economia e consumi energetici

Transcript

1 La meccanizzazione nelle utilizzazioni forestali e in piantagioni artificiali: tecniche, economia e consumi energetici Giulio Sperandio Consiglio per la Ricerca e la sperimentazione in Agricoltura Unità di Ricerca per l Ingegneria Agraria (CRA-ING) Monterotondo (RM) (giulio.sperandio@entecra.it)

2 SINTESI DELL ATTIVITÀ Analisi della meccanizzazione nel settore delle utilizzazioni forestali di boschi cedui e fustaie di latifoglie e conifere, di piantagioni forestali artificiali ed energetiche a rapida crescita (pioppeti, eucalipteti, impianti di conifere, short rotation forestry), finalizzate alla produzione di assortimenti legnosi per impieghi industriali ed energetici. OBIETTIVI Ottimizzazione delle tecniche di lavoro nei cantieri di utilizzazione tramite studio dei tempi di lavoro e delle produttività delle operazioni meccanizzate; Modellizzazione economica e dei costi delle macchine, delle operazioni forestali, dei processi produttivi, della logistica dei cantieri e di sostenibilità economica di filiera; Valutazione dei consumi energetici dei cicli produttivi, con particolare riguardo a filiere legno-energia sviluppate su piccola e media scala.

3 PARTECIPAZIONE A PROGETTI AZIONI EUROPEE COST-Action FP1301 Innovative management and multifunctional utilization of traditional coppice forests - an answer to future ecological, economic and social challenges in the European forestry sector (EuroCoppice). Coord. Albert Ludwings University of Freiburg (Germania). COST-Action FP-0902 Development and harmonisation of new operational research and assessment procedures for sustainable forest biomass supply. Coord. Dr. Dominik Roser/Dr. Robert Prinz, METLA (Finlandia). PROGETTI NAZIONALI MONACO 2, finanz. MIPAAF (coord. Dr. P. Bazzoffi; r.s. UO: Dr. M. Fedrizzi) MONACO, finanz. MIPAAF (coord. Dr. P. Bazzoffi; r.s. UO: Dr. M. Fedrizzi) PROPALMA, finanz. MIPAAF (coord. Dr. P.F. Roversi; r.s. Dr. M. Fedrizzi); FORFAR, finanz. CRA (coord. Dr. G. Pignatti; r.s. Dr. G. Sperandio); COFEA, finanz. MIPAAF (coord. Dr. S. Verani); RI.SELV.ITALIA, con finanz. MIPAF (coord. Dr. M. Bianchi; r.s. Dr. S. Verani); PROGETTI REGIONALI PON Calabria: Ambi.Tec.Fil.Legno (coord. Prof. G. Scarascia Mugnozza) ( ) PRAL Lazio n.2003/92. (U.O. Meccanizzazione del taglio nelle piantagioni a biomassa PRAL Lazio n. 2000/21. (U.O.: Sistemi di lavoro a basso impatto - legna da ardere) PRAL Lazio n.2000/15. (U.O. Banca dati sulla meccanizzazione e imprese forestali)

4 COST-Action FP-0902 Development and harmonisation of new operational research and assessment procedures for sustainable forest biomass supply, coord. dal Dr. D. Roser/Dr. R. Prinz, METLA (Finlandia) ( ). WG3: Machine cost calculation and data analysis methodologies COST-Action FP1301 Innovative management and multifunctional utilization of traditional coppice forests - an answer to future ecological, economic and social challenges in the European forestry sector (EuroCoppice). Coord. dal Prof. Gero Becker, Albert Ludwings University of Freiburg (Germania). Period WP5: Coppice forests ownership and governance AZIONI EUROPEE

5 LIVELLI DI MECCANIZZAZIONE NELLE UTILIZZAZIONI FORESTALI (Analisi dei cantieri forestali a partire dai dati Ri.Selv.Italia, PRAL Lazio) MS (Motosega); HAR (Harvester); TRV (Trattore-Verricello); TRR (Trattore-Rimorchio; TRG (Trattore-Rimorchio-Gru); SKV (Skidder-Verricello); SKP (Skidder-Pinza); FOW (Forwarder); GCA (Gru a cavo); TGA (Tattore-Gabbie); CAF (Caricatore forestale); CMA (cippatrice motore autonomo) 5

6 CANTIERI AD ALTO LIVELLO DI MECCANIZZAZIONE IN PIANTAGIONI ARTIFICIALI Schema ottimizzato di lavoro su un pioppeto - Alte produttività - Alti investimenti iniziali - Bassi costi per unità di prodotto Harvester nell abbattimento e allestimento Forwarder nell esbosco e carico toppi Cippatrice su base Forwarder per la cippatura di cimale e ramaglie 6

7 RACCOLTA MECCANIZZATA DEL PIOPPO Manuale operativo in collaborazione con colleghi del CRA-PLF, CNR e Università della Tuscia: In lingua inglese pubblicato dalla FAO (2008); In lingua italiana pubblicata dalla Regione Veneto (2014)

8 MODELLO ECONOMICO SUI COSTI DI UTILIZZAZIONE (Progetto FORFAR Formazioni Forestali in Ambiente Rurale-FAR) Collaborazione con CRA-PLF Modello economico di calcolo dei costi di estrazione e di trasporto della biomassa forestale e per una mappatura dei costi di utilizzazione (tool cost distance di ArcGIS) CF = Cma + Caa + Ces + Ccs + Ctr + Cci Costo1 Esbosco1 Biomassa1 Fonte 1 Percorso 1.1 Trasporto 1.1 Trasporto 3.1 Percorso 3.1 Fonte 3 Biomassa3 Esbosco3 Costo3 Trasporto 3.2 Percorso 3.2 Percorso 1.2 Trasporto 1.2 Trasporto 3.3 Percorso 3.3 IMPOSTO CENTRALE PIATTAFORMA LOGISTICA BIOMASSA Percorso 2.1 Traporto 2.1 Trasporto n.1 Percorso n.1 Fonte 2 Percorso 2.2 Trasporto 2.2 Costo n. Esbosco n. Biomassa n. Fonte n. Costo2 Esbosco2 Biomassa2 Min. C = f ( a 1 X 1, a 2 X 2,.. a n X n ) Minimo costo CF = costo finale di produzione di cippato Cma = costo di macchiatico della FAR Caa = costo abbattimento/all./accat. piante Ces = costo di esbosco Ccs = costo di carico e scarico Ctr = costo di trasporto su strada Cci = costo di cippatura alla centrale Ctr = Nv x Pe x Tp x Ch Nv = numero di viaggi Pe = percorso andata/ritorno (km); Tp = tempo percorrenza (h); Ch = costo orario del vettore (in h -1 )

9 STIMA E MAPPATURA DEI COSTI DI UTILIZZAZIONE (Per le diverse tipologie di formazioni forestali (Progetto FORFAR) Collaborazione con CRA-PLF Centrale Centrale termica termica Superficie indagata 100 km 2 nell area di Monterotondo Ripartizione percentuale della superficie per classi di costo Quadro d unione della mappa dei costi di utilizzazione delle FAR, distinti in sei classi di valori

10 Costo di raccolta ( /t) Costo di raccolta ( /ha) Tempo lordo di raccolta (min) Produttività (t/h) Workshop CRA-ING: Innovazioni ingegneristiche in Agricoltura. LOGISTICA DELLA RACCOLTA DI SRF DI PIOPPO A Stima dei tempi lordi, delle produttività di raccolta e dei costi con i modelli PLS e OLS in relazione alla distanza percorsa e alla resa per ettaro della piantagione Distanza (m) A Biomassa per ettaro (t/ha) B Biomassa per ettaro (t/ha) B PLS-13 PLS-16 PLS-25 OLS-13 OLS-16 OLS-25 PLS-13 PLS-16 PLS-25 OLS-13 OLS-16 OLS Biomassa per ettaro (t/ha) 3 Cantieri con Raccoglitrice Claas J. 2 Modelli si stima Modello OLS T = X X 2 Modello PLS: T = X W (P W) -1 (S t S) -1 S t Y Dataset Regression analysis OLS R2F2 PLS Observations (n) X Variables (n) 2 5 Latent Vectors (n) - 3 % Cumulated Variance X-blo % Cumulated Variance Y-blo RMSEC RMSECV r r RMSE SEP RPD

11 Impianto meccanizzato della SRF (pioppo) Accrescimento Cure colturali MICROFILIERA ENERGETICA DI AUTOCONSUMO Riscaldamento uffici dell Istituto (5.880 m 3 ; 264 MWh anno -1 ) (Progetto COFEA - CRA-ING) Alimentazione della Caldaia (potenza 232 kw) Taglio biennale e/o triennale (trattore con taglia ceppaie) Esbosco piante intere (trattore con pinza) Accumulo a bordo campo delle piante (umidità fusti 50-56%) Cumulo temporaneo di cippato (umidità 30-35%) t anno -1 Sminuzzatura della piante con cippatrice autoalimentante dopo 5-8 mesi

12 MODELLO DI SOSTENIBILITÀ ECONOMICA (MICROFILIERA ENERGETICA DI AUTOCONSUMO) Applicazione del metodo Life Cycle Cost Analysis (LCCA) sul ciclo di vita delle piantagioni di pioppo dedicate e della centrale termica Progetto COFEA Pianificazione della produzione della SRF Ciclo di vita della I piantagione SRF Ciclo di vita della II piantagione SRF Ciclo di vita della centrale termica Inizio periodo di riferimento per l'analisi economica della microfiliera Valutazione economica basata sull applicazione del metodo di attualizzazione con valutazione del PVC (Present Value of Cost) e dell EAC (Equivalent Annual Cost)

13 Vantaggio economico di C su D ( GJ -1 ) Costo della biomassa ( /t s.s.) Workshop CRA-ING: Innovazioni ingegneristiche in Agricoltura. MODELLO DI SOSTENIBILITÀ ECONOMICA (MICROFILIERA DI AUTOCONSUMO) Vantaggio economico del sistema a biomassa (C) rispetto al Gasolio (D) In funzione di un variazione delle rese della SRF e del costo del cippato Progetto COFEA Vantaggio economico in relazione a: variazioni di rese produttive della SRF nella microfiliera, Costo del cippato proveniente dalle FAR Costo del cippato nella microfiliera con impiego di Falcitrinciacaricatrice nella raccolta Vantaggio ( /GJ) Costo cippato ( /t s.s.) Resa della SRF (t s.s. ha -1 anno -1 ) Stima del costo di produzione del cippato da: - Microfiliera (raccolta con taglia ceppaie) ( tss -1 ) - Microfiliera (raccolta con falciatrinciac. (75-90 tss -1 ) - Biomassa da FAR ( tss -1 ) FAR Microfiliera (raccolta con Microfiliera falciatrinciacaricatrice) (raccolta con tagliaceppaie)

14 ANALISI DELLA SOSTENIBILITÀ ENERGETICA Indice medio energetico Output/Input relativo alla piantagione SRF e all intera Microfiliera energetica (media 12,30 per la SRF e 4,64 per la microfiliera). Completa autonomia di approvvigionamento della biomassa per la centrale termica a biomassa da 232 kw con 5,17-8,28 ha di SRF. Progetto COFEA

15 Grazie per la cortese attenzione! 15