Le biomasse possono essere una reale opportunità per il settore agricolo?

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1 Seminario Biomasse: l energia della terra Le biomasse possono essere una reale opportunità per il settore agricolo? Vito Pignatelli, Presidente ITABIA ITABIA - Italian Biomass Association Via Acireale, Roma Bari, 12 settembre 2011

2 Cos è l Itabia? ITABIA - Italian Biomass Association è un associazione indipendente e senza fini di lucro che opera dal 1985 per aggregare esperienze, promuovere ricerca e sviluppo, orientare e supportare la programmazione, assistere la nascita di iniziative territoriali nel settore della bioenergia ITABIA mira a promuovere lo sviluppo della produzione, del recupero, del riciclo, della trasformazione e dell'utilizzo produttivo delle biomasse ITABIA è fortemente impegnata nella definizione di metodologie mirate a massimizzare le ricadute positive sull ambiente e la società derivanti dalla valorizzazione delle biomasse 2

3 La Direttiva CE n. 28/2009 sulla promozione delle fonti rinnovabili Obiettivi da raggiungere per il 2020: Ridurre le emissioni di CO 2 del 20% rispetto ai livelli del 1990 Incrementare del 20% l efficienza negli usi finali dell energia rispetto ai livelli attuali (Comunicazione CE del Piano d azione per l efficienza energetica: concretizzare le potenzialità) Promuovere le energie rinnovabili con un obiettivo vincolante del 20% sul totale dei consumi energetici della UE, con valori diversi per i diversi paesi (per l Italia il 17%) e del 10%, per ciascun paese membro, dei consumi nel settore dei trasporti terrestri Stabilire uno stretto collegamento tra lo sviluppo della produzione di energia da FER e l aumento dell efficienza energetica Per poter essere considerati ai fini dell assolvimento dell obbligo di sostituzione dei combustibili fossili nel settore dei trasporti o del raggiungimento della quota stabilita di uso di energia rinnovabilie, biocarburanti e bioliquidi devono dimostrare il rispetto di criteri di sostenibilità 3

4 Domanda di energia primaria per fonte in Italia (2009) Bioenergia ~ 3,5 % Fonti rinnovabili 11% Elettricità importata 5% Combustibili solidi 7% Gas naturale 36% Idrocarburi liquidi 41% Domanda interna di energia primaria: 180,2 Mtep (192,1 Mtep nel 2008) Fonte: ENEA - Rapporto Energia e Ambiente

5 Importanza della bioenergia nella crescita complessiva delle FER in Italia La bioenergia è un fonte rinnovabile continua e programmabile, con previsioni di sviluppo importanti in termini assoluti e relativi: : ktep - 28% totale produzione energia da FER in Italia (previsioni PAN): 19% elettricità ( GWh), 54% calore e raffrescamento (5.670 ktep), 87% trasporti (2.530 ktep) su totale consumi energia da FER La bioenergia può contare su una pluralità di materie prime (biomasse residuali e/o da colture dedicate) e sulla disponibilità di tecnologie mature e affidabili: - calore da biomasse solide - elettricità da biomasse, biogas e bioliquidi - biocarburanti da colture dedicate 5

6 Le fonti energetiche rinnovabili (FER): caratteristiche e usi finali Fonte Continua Non Continua Elettricità Calore Trasporti Idroelettrica Eolica Fotovoltaico Solare termico Geotermia Rifiuti Biomassa Biocombustibili Biogas / Biometano 6

7 Produzione di elettricità da biomasse in Italia ( ) GWh Nota: i valori si riferiscono a biomasse, rifiuti solidi urbani (50% frazione biodegradabile), biogas e bioliquidi Fonte: GSE, 2011 Consumo lordo totale di elettricità nel 2009: 299,9 TWh 7

8 Impianti per la produzione di elettricità da biomasse in Italia (31 dicembre 2010) Tipologia di biomasse utilizzate Numero di impianti Potenza installata (MWe) Biomasse solide ,9 Biocombustibili liquidi ,6 Biogas ,2 Totale ,7 Fonte: GSE,

9 Produzione di energia da biomasse nell industria vinicola e delle distillazione Distilleria CAVIRO (Faenza) 4 caldaie policombustibile (biomasse, biogas e metano) + 2 turboalternatori (3,2 MWe di potenza complessiva) + 2 cogeneratori a biogas da 1 MWe ciascuno 90% dei consumi energetici coperti da residui di lavorazione + residui potature e verde pubblico 60% dei consumi elettrici coperti con autoproduzione + vendita energia al GSE 9

10 Composizione parco impianti di potenza a biomasse (esclusi RSU) in Italia nel 2009 Bioliquidi 25,00% Biogas 10,94% Biomasse solide 64,06% Potenza installata (MWe) Biomasse solide 14,44% Numero di impianti Biogas 57,96% Bioliquidi 27,59% Fonte: Elaborazione ENEA su dati GSE

11 I limiti della situazione attuale Valorizzazione solo parziale delle biomasse disponibili sul territorio nazionale (forestali, agricole, zootecniche ecc.) Incertezza sull entità e sulle modalità di accesso agli incentivi economici previsti dagli ultimi aggiornamenti della legislazione (comune all intero settore delle fonti rinnovabili) Incertezza normativa (standard, procedure autorizzative per gli impianti, assimilazione ai rifiuti di alcune tipologie di biomasse, regolamentazione dell uso del digestato ecc.) Presenza ancora limitata di filiere agro-energetiche complete (importazione di legna e materie prime per i biocarburanti) 11

12 Sviluppo previsto della bioenergia in Italia Situazione al 31 dicembre 2005 Situazione al 31 dicembre 2009 Previsioni per il 2020 Elettricità Potenza installata (MW) Energia prodotta (GWh) Potenza installata (MW) Energia prodotta (GWh) Potenza installata (MW) Energia prodotta (GWh) Impianti alimentati con biomasse solide Impianti alimentati con biogas Impianti alimentati con bioliquidi TOTALE Fonte: Ministero dello Sviluppo Economico - Piano di Azione Nazionale per le Energie Rinnovabili, 30 giugno 2010 / GSE,

13 Sviluppo previsto della bioenergia in Italia Riscaldamento e raffrescamento Situazione al 31 dicembre 2005 Energia prodotta (Ktep) Situazione al 31 dicembre 2008 Energia prodotta (Ktep) Previsioni per il 2020 Energia prodotta (Ktep) Biomasse solide Biogas Bioliquidi TOTALE Fonte: Ministero dello Sviluppo Economico - Piano di Azione Nazionale per le Energie Rinnovabili, 30 giugno 2010 / GSE,

14 Sviluppo previsto della bioenergia in Italia Biocarburanti Situazione al 31 dicembre 2005 Situazione al 31 dicembre 2008 Previsioni per il 2020 Consumo lordo (Ktep) Consumo lordo (Ktep) Consumo lordo (Ktep) Bioetanolo / bio-etbe Biodiesel Altri biocarburanti TOTALE Fonte: Ministero dello Sviluppo Economico - Piano di Azione Nazionale per le Energie Rinnovabili, 30 giugno 2010 / GSE,

15 Sviluppo previsto della bioenergia in Italia: elettricità da biomasse solide, bioliquidi e biogas 10 Energia prodotta (TWh) Situazione al 31 dicembre ,9 Situazione al 31 dicembre 2009 Previsione per il ,44 6,02 4,86 4 3, Elettricità da biomasse solide 1,74 1,2 Elettricità da biogas 1,45 0 Elettricità da bioliquidi Elaborazione su dati del Ministero dello Sviluppo Economico - Piano di Azione Nazionale per le Energie Rinnovabili, e GSE,

16 Sviluppo previsto della bioenergia in Italia: usi termici e biocarburanti 6 5 Energia prodotta (Mtep) 5,25 Situazione al 31 dicembre 2005 Situazione al 31 dicembre 2008 Previsione per il ,53 2 1,63 1, Calore da biomasse solide 0,72 0,27 0,15 0,18 0,03 0,02 0 0,00 Calore da biogas Calore da bioliquidi Biocarburanti Elaborazione su dati del Ministero dello Sviluppo Economico Piano di Azione Nazionale per le Energie Rinnovabili, e GSE,

17 Disponibilità di risorse di biomassa sul territorio nazionale Si stima che la quantità totale di biomasse disponibili sul territorio nazionale corrisponda ad un contenuto di energia primaria pari a: Mtep/anno Residui e scarti da: Mtep - Agricoltura e agro-industria 5 - Foreste e industria del legno 4,3 - Rifiuti solidi urbani 0,3 - Allevamenti zootecnici Legna da ardere 2-4 Colture dedicate (potenziale) 3-5 Totale Fonte: Rapporto ITABIA 2008: I traguardi della bioenergia in Italia (2009) 17

18 La sfida della sostenibilità Una strategia complessiva per migliorare i bilanci energetici e ridurre le emissioni di GHG: Minimizzare le distanze e ottimizzare l uso dei sistemi di trasporto Convertire le biomasse in energia e/o biocombustibili con processi ad elevata efficienza, utilizzando preferenzialmente l intera pianta Controllare e ridurre le emissioni dovute alle pratiche colturali (lavorazione del suolo, consumi macchine agricole, fertilizzanti e pesticidi) sia nel caso di colture dedicate che per l uso di biomasse residuali di origine agricola 18

19 Approccio metodologico per la produzione sostenibile di energia da biomasse Analisi e valutazione del potenziale lordo e netto di biomasse residuali provenienti dai settori agricolo e forestale (integrazione delle basi statistiche con quelle cartografiche ed elaborazioni tramite G.I.S.), dagli allevamenti zootecnici e dagli stabilimenti agroindustriali Analisi degli aspetti ambientali del ciclo delle biomasse, emissioni, reimpieghi, bilanci Individuazione delle filiere agro-energetiche più adatte per determinati contesti territoriali e dei siti ottimali per la realizzazione degli impianti Analisi costi/benefici associati alle diverse opzioni e combinazioni biomasse/logistica/tecnologia 19

20 L Atlante delle Biomasse dell ENEA Database su scala provinciale per l anno 2006 delle biomasse da: Settore forestale Agricoltura Zootecnia Agroindustria Macellazione Frazione organica dei rifiuti urbani Mappa tematica del potenziale annuo di produzione di potature di vite, olivo e alberi da frutto 20

21 (kt/anno ss) Il potenziale lordo da residui agricoli In Italia Legenda Residui agricoli (kt/anno ss) Paglie Potature Potature Paglie 0 Nord Centro Sud Potenziale totale: kt /anno ss Fonte: Elaborazione ENEA su dati Atlante Biomasse 21

22 Il potenziale lordo da residui agricoli nella Regione Puglia Paglie (kt/anno ss) Potature (kt/anno ss) Foggia 824,4 149,4 Bari 223,8 293,8 Taranto 71,0 181,4 Brindisi 42,3 69,4 Lecce 57,9 119,8 TOTALE PUGLIA 1.219,4 813,9 Legenda Potenziale lordo (kt/anno s.s.) 111,7 177,8 252,4 517,6 973,8 Potature Paglie Potenziale Puglia: kt /anno ss Fonte: Elaborazione ENEA su dati Atlante Biomasse 22

23 Colture dedicate: il bilancio energetico Bilancio energetico per la produzione di un kg di biomassa combustibile da coltivazioni di pioppo in SRF Operazione MJ/kg Coltivazione 0,60 (trapianto, controllo infestanti e parassiti, fertilizzazione, irrigazione, raccolta) Trasporto 0,21 (distanza media considerata: 110 km) Cippatura e stoccaggio 0,10 Totale input energetici 0,91 Pci del legno di pioppo: 10,4 MJ/kg Rapporto Output /Input 11 : 1 Fonte: ENEA,

24 Impianto di cogenerazione a biomasse di Calenzano della Biogenera s.r.l. Ciclo termico Bruciatore a griglia mobile di potenzialità in ingresso di 5,9 MW Caldaia a recupero ad olio diatermico da 4,5 MWt Economizzatore sul circuito olio per un ulteriore recupero di calore Produzione di energia elettrica Turbogeneratore ORC a ciclo Rankine con fluido organico con una potenza di circa 790 kwe 24

25 L approvvigionamento della biomassa: un esempio di filiera locale L impianto di cogenerazione a biomasse di Calenzano utilizza solo biomassa di provenienza locale (in media t/anno) sotto forma di cippato: Potature di vigneti e uliveti (circa t/anno) Materiale vegetale proveniente da interventi di manutenzione di alvei fluviali (circa t/anno) Materiale vegetale proveniente da cure e diradamenti forestali (circa t/anno) Residui della prima lavorazione, esclusivamente meccanica, di legno vergine (circa t/anno) Conferimento e stoccaggio della biomassa Area stoccaggio biomassa legnosa pezzatura media e grossa Area stoccaggio cippato sotto copertura Silo di cippato con rastrelli per dosatura ed alimentazione impianto 25

26 Il biogas nel comparto agro-zootecnico: pregi e limiti Materie prime diffuse e abbondanti Opzione praticabile per aziende agricole medio-piccole Molteplici opzioni energetiche e disponibilità di tecnologie affidabili Dispersione delle materie prime sul territorio Grandi volumi, limitato valore energetico Alcune materie prime stagionali, altre continue Destinazione del digestato Onerosità impiantistica per l azienda Disponibilità limitata di statistiche ed informazioni 26

27 Possibili impieghi del biogas Produzione di energia elettrica mediante combustione in motori di gruppi elettrogeni o cogeneratori (tecnica più utilizzata) Nota: 1 m 3 metano = 9,7 kwh 1 m 3 biogas (60% metano) = 5,8 kwh ~ 2 kwh elettrici Combustione diretta in caldaia per riscaldamento (caseifici con allevamento suinicolo) Utilizzazione, dopo rimozione della CO 2 e purificazione, per immissione nella rete di distribuzione del gas, come combustibile per usi domestici, produzione di elettricità in centrali turbogas o biocarburante per autotrazione (biometano) 27

28 Impianti di biogas operativi e/o in costruzione in Italia (marzo 2010) Fanghi di depurazione civile (121) Effluenti zootecnici + scarti organici + colture energetiche (273, di cui 74 in costruzione) FORSU (14) Reflui agro-industriali (32, di cui 2 in costruzione) Biogas da discarica (Fonte APER) (232) 19 Circa MWe già installati Il PAN si pone l obiettivo al 2020 di MWe Fonte: CRPA,

29 Distribuzione % degli impianti di biogas del settore agro-zootecnico secondo il substrato utilizzato (marzo 2010) Solo effluenti zootecnici 33% Substrati non specificati 8% sottoprodotti agroindustriali + colture energetiche 8% Effluenti zootecnici + sottoprodotti agroindustriali + colture energetiche 51% Fonte: CRPA,

30 10^6 Nm^3 Il potenziale di biogas dal settore bovino e bufalino Elaborazione ENEA su dati IZS-BDN, 2006 Numero aziende Numero capi Letame (10 3 t/anno) Liquame (10 3 m 3 /anno) Biogas (10 6 Nm 3 /anno) Aziende > 0 capi Aziende > 100 capi Aziende > 250 capi >0 >50 >100 >250 >500 >1000 Distribuzione provinciale del potenziale lordo calcolato per la soglia aziendale di 100 capi bovini Il potenziale nazionale al variare della soglia aziendale 30

31 Il potenziale lordo dal settore bovino e bufalino nella Regione Puglia Biogas (10^6 Nm 3 ) Tutte le aziende Aziende > 100 capi Aziende > 250 capi Foggia 12,9 5,5 2,3 Bari 16,6 3,8 0,8 Taranto 12,2 4,5 1,6 Brindisi 1,9 0,8 0,4 Lecce 2,0 0,2 0,0 PUGLIA 45,6 14,7 5,1 N. aziende Tutte le Aziende > Aziende > aziende 100 capi 250 capi Foggia Bari Taranto Brindisi Lecce PUGLIA N. capi Tutte le Aziende > Aziende > aziende 100 capi 250 capi Foggia Bari Taranto Brindisi Lecce PUGLIA Legenda Potenziale di biogas (10^6 Nm3) 1,86 1,98 12,18 12,91 16,64 Numero di capi in tutte le aziende aziende > 100 capi aziende > 250 capi Fonte: Elaborazione ENEA su dati Atlante Biomasse 31

32 (10^6 Nm3) Il potenziale lordo dal settore bovino e bufalino nella Regione Puglia Distribuzione provinciale del potenziale lordo per le soglie [ capi] Tutte le aziende Aziende > 100 capi Aziende > 250 capi Foggia Bari Taranto Brindisi Lecce Fonte: Elaborazione ENEA su dati Atlante Biomasse 32

33 Impianto di cogenerazione a biogas in una azienda agrozootecnica (Azienda Bruni, Sutri) Impianto di cogenerazione Potenza elettrica nominale: 500 kwe (due cogeneratori Scania a punto fisso da 250 kwe ciascuno) Potenza termica utilizzata: 250 kw Ore di funzionamento annue: h elettrica, h termica Produzione elettrica media annua: MWh Recupero termico medio annuo: 500 MWh (autoconsumi aziendali e termoregolazione digestore) Impianto di digestione anaerobica Due reattori da m 3 ciascuno, con miscelazione del substrato tramite agitatori ad elica Alimentazione meccanica (pala caricatrice) per le matrici solide, idraulica con sistemi di pompaggio per quelle liquide e semiliquide Fermentazione mesofila (40 C), con tempi di ritenzione idraulica dell ordine dei 50 giorni 33

34 L approvvigionamento della biomassa: un esempio di filiera corta L impianto di cogenerazione a biogas dell Azienda Bruni è alimentato da un mix di materie prime per il 70% di provenienza aziendale e per il restante 30% da filiera corta (raggio inferiore a 70 km): Liquame bovino ( t/anno) Letame bovino (3.600 t/anno) Insilati (1.500 t/anno) Scarti vegetali e acque di vegetazione (1.000 t/anno) Residui agroindustriali (700 t/anno) Gestione del fondo e dell allevamento 200 ha impiegati per la produzione di mais, sorgo e loietto destinati all alimentazione dei bovini e in parte ad insilati per la produzione di biogas Allevamento di circa 700 vacche da latte di razza frisona (vendita prodotto alla Centrale del latte di Nepi) Riutilizzo completo del digestato in azienda per il ripristino della sostanza organica nel suolo 34

35 Una filiera innovativa per la produzione di biogas Coltivazione sperimentale di topinambur presso la discarica di Cupinoro (Bracciano, Roma) - agosto

36 Il topinambur come energy crop Il topinambur (Helianthus tuberosus L.), specie perenne tradizionalmente coltivata per uso alimentare e zootecnico, è in grado di accumulare nelle radici e negli steli significative quantità di zuccheri (fino al 45-50%) Le attività di ricerca si sono indirizzate all uso dei fusti piuttosto che dei tuberi con l obiettivo di ridurre i costi colturali passando da una coltura annuale ad una poliennale, adatta anche a terreni poveri e/o degradati Nel corso del 2009 è stato avviato dall ENEA, in collaborazione con la società Bracciano Ambiente spa, un progetto per mettere a punto una tecnologia per la codigestione di FORSU e fusti di topinambur per la produzione di biogas Coltura sperimentale di topinambur presso la discarica di Cupinoro (luglio 2010) 36

37 Il futuro dei biocarburanti: la sfida della sostenibilità Biocarburanti - Riduzione minima emissioni GHG All entrata in vigore della Direttiva (*) 2017 Nuovi impianti entrati in funzione dopo il 1 gennaio 2017 (**) 35% 50% 60% (*) dal 1 aprile 2013 per impianti in attività il 23 gennaio 2008 (**) dal 1 gennaio 2018 Biocarburanti e bioliquidi non devono essere prodotti su terreni ad alto livello di biodiversità. Nel calcolo delle emissioni di gas ad effetto serra (GHG) saranno considerate anche le emissioni causate dal cambiamento dell uso del suolo Fonte: Direttiva 2009/28/CE 37

38 Veicoli a gas naturale nei paesi UE (2010) N. veicoli Bulgaria Francia Germania Italia Svezia Totale UE (*) (*) Esclusi Cipro, Malta e Romania Fonte: Natural Gas Vehicle Association - NGVA Europe,

39 Percorrenza stimata per veicoli alimentati con biocarburanti prodotti da 1 ha di coltura Biometano Biodiesel da colza Etanolo da cereali km/anno Fonte: Elaborazione su dati FNR (Fachangentur Nachwachsende Rahstoffe e. V.),

40 Impegni e prospettive per il futuro: vincere la sfida della sostenibilità Realizzare la piena integrazione tra e nelle filiere Integrare la produzione, raccolta delle biomasse, gli attori, la produzione energetica per cogliere le opportunità che il territorio può esprimere e mettere a frutto le sinergie Costruire e sviluppare relazioni, mettere insieme tecnologie, processi, coordinare azioni, chiudere i cicli produttivi sul territorio Usare al meglio gli strumenti di analisi disponibili Utilizzare gli strumenti metodologici ed i sistemi GIS per l'analisi economica, tecnica e organizzativa sin dalle fasi iniziali della prefattibilità di un impianto E, soprattutto... Fare tesoro delle esperienze migliori e replicarne le modalità operative e gestionali e le scelte tecnologiche 40

41 Grazie per l attenzione Dr. Vito Pignatelli ITABIA Associazione Italiana per le Biomasse Via Acireale Roma Tel Fax itabia@mclink.it

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