Scenario Sostenibilità il caso autonomia energetica alto tevere

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Francesco Negro
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1 Scenario Sostenibilità il caso autonomia energetica alto tevere Città di Castello Circolo degli illuminati 12 Ottobre 2006 Relatore Prof. Ing. Franco Cotana Direttore del Centro Ricerca Biomasse - Università di Perugia

2 Energia da biomassa per lo sviluppo sostenibile

3 PROGETTO ERAARZ: ENERGIA RINNOVABILE PER LE AZIENDE AGRICOLE DERIVANTE DA REFLUI ZOOTECNICI

4 PROGETTO ERAARZ Azienda agricola dispone di 200 CAPI BOVINI di peso vivo pari a 1800 q 6 tonnellate giorno di deieizioni Azienda agricola dispone di STOCCHI DI MAIS: 100 kg/giorno TECNOLOGIA DI IMPIANTO DI DIGESTIONE ANAEROBICA: Impianto di co-digestione Digestore di tipo Plug-flow Condizioni di termofilia (45 C) Tempo di ritenzione di 15 giorni Schema semplificato Configurazione costruttiva compatta mobile e modulare

5 SCHEMA D IMPIANTO

6 PROGETTO ERAARZ Deiezioni 6m 3 /giorno Stocchi Mais 100 kg/giorno Caricamento biomassa al digestore SUBSTRATO 6,1m 3 /giorno DIGESTATO 2m 3 /g DIGESTORE MICROTURBINA 30 kw BIOGAS 240 m 3 /giorno Riscaldamento digestore 230 kwh/giorno ENERGIA ELETTRICA ALLA RETE 220 KWh/giorno ENERGIA TERMICA 300 KWh/giorno

7 PROGETTO ERAASPV: ENERGIA RINNOVABILE PER LE AZIENDE AGRICOLE DERIVANTE DA SCARTI DI POTATURA DEI VIGNETI

8 Studio della filiera del recupero energetico delle potature presso un azienda vitivinivicola umbra Obiettivi del progetto: 1. Autonomia energetica dell azienda PROGETTO ERAASPV 2. Risparmio di energia da fonte primaria fossile 3. Sviluppo di sistemi di conversione dell energia da biomassa 4. Sviluppo dell indotto legato alla filiera. La filiera si articola nelle seguenti fasi: raccolta della potatura stoccaggio cippatura conversione energetica

9 RACCOLTA DELLE POTATURE Le potature sono state raccolte con una macchina rotoimbalatrice. Superficie a vigneto: 200 ha Produzione potatura: 0,5-0,7 t/ha Biomassa disponibile: circa 100 tonnellate/anno PCI db = kj/kg

10 STOCCAGGIO Balle di potatura: ESSICCAZIONE NATURALE

11 CIPPATURA CARRO MISCELATORE: Macchine usate in zootecnia

diatermico 348 kw 280 C 10 bar 30 m 3 /h N 6 Macchina frigorifera

12 CONVERSIONE ENERGETICA Combustione Caldaia ad olio diatermico Potenza nominale Temperatura olio diatermico Pressione olio diatermico Porta olio diatermico 348 kw 280 C 10 bar 30 m 3 /h N 6 Macchina frigorifera assorbimento da 13 kw Temperatura acqua refrigerata - 10 C Fabbisogni termici e frigoriferi

13 CAMPI SPERIMENTALI DI COLTURE ENERGETICHE

14 Rete di monitoraggio Pietrafitta Montelabate Trestina Robinia Pioppo e topinambur Canapa, sorgo, kenaf Casalina erbacee Casalina legnose Rotolone Ala piovana Af2 I214 VILLAFRANCA MONVISO Af1 MONVISO F.B. Af2 F.B. Af2 F.S. Af1 F.S. Impianto Irrigazione Subirrigazione Af2 F.S SIRIO F.S. Af6 F.S. Topinambur Miscanto Girasole Pioppo biennale Pioppo quinquennale

15 Produttività del campo sperimentale di Casalina - Erbacee Resa teorica (ton/ha s.s.) Girasole oleico 2/3 Girasole da biomassa 2/3 Sorgo subirrigato 28 Sorgo irrigato con rotolone 28 Sorgo irrigato con ala 28 Resa alla raccolta (ton/ha s.s.) 2,2 2,

16 Raccolta del sorgo da fibra

17 Schema di monitoraggio Campionamento dati meteo Selezione piante Misurazione diametri e altezze Calcolo del peso tramite regressioni Misurazione del LAI Misurazione composizione CHN della pianta Misurazione composizione CHN del suolo Misurazione umidità

18 Input Modellazione dell accrescimento: modello sviluppato Output PAR dw dt dw dt dw dt dw dt dl dt dn dt C N s sh r = P " = U N = G = G r Modello: sh f! C Y f ( G N "! "! W r sh ( G sh = " f1 Gsh #! = B N U N " d! r s r sh W sh + G sh r + G L r ) "! ) N U N s.s. LAI Controllo

19 PROGETTO FACEB-ERAP PROGETTO FACEB-ERAP MINI-CENTRALI A BIOMASSA

20 Obiettivi: produzione di energia termica ed energia elettrica da fonte rinnovabile; valorizzazione delle risorse locali in termini di ambiente e risorse; promozione ricerca e sperimentazione per ottimizzare le filiere delle biomasse dalla raccolta alla conversione energetica; individuazione di alcune filiere fondamentali di interesse ai fini energetici. rilancio territori montani e rupestri.

21 Layout di filiera: cogenerazione/trigenerazione Biomassa da Scarti di Lavorazione del Legno Bio massa Ag ro fo restale Biomassa da Manutenzione Pertinenze Stradali Biomassa da Canali di Bonifica Biomassa da Manutenzione del Verde Città Biomassa non cippata al momento dello sfalcio Biomassa cippata al momento dello sfalcio Biomassa da Manutenzione Pertinenze Ferroviarie Biomassa da Coltivazioni Agricole Dedicate Magazzino di raccolta giornaliera biomassa grezza Magazzino di raccolta giornaliera biomassa cippata Cippato umido Centrale Biomassa grezza Cippato umido Biomassa grezza Cippato secco Cip p ato re Cip p ato u mid o Essiccato re En erg ia termica Cippato secco Energia Elettrica Energia Termica Isola di pellettizzazione Stoccaggio cippato Cippato secco Rete MT 20 kv Utenze Termiche Ospedale Scuole Pellet Magazzino Pellet Abitazioni Im pianti sportivi

22 Analisi tecnica dell impianto Dati tecnici centrale Potenza elettrica Potenza termica Rendimento elettrico Produzione elettrica Produzione termica Energia elettrica prodotta Energia termica prodotta Investimento con rete di teleriscaldamnto 1 MW 5 MW 0, ore/anno ore/anno MWh/anno MWh/anno 10 milioni Quantità PCI medio Caratteristiche Biomassa Contenuto ceneri 6 % ton/anno kj/kg Produzione ceneri 900 ton/anno Payback period BIOMASSA UMIDITA: 20% 5-6 anni IMPIANTO CONVERSIONE ENERGETICA ORC ENERGIA ELETTRICA ENERGIA TERMICA 1.1 MW TELERISCALDAMENTO 3 MW ESSICCATORE 2 MW

23 Esempio di impianto - Tirano

28 MESSA A PUNTO DI UN SISTEMA DI RACCOLTA DELLA BIOMASSA

pre-essiccazione della biomassa, in grado di operare su terreni impervi quali

29 Macchina per la raccolta, trinciatura e pre-essiccazione della biomassa Studio di un sistema per lo sfalcio, la trinciatura, il convogliamento e la pre-essiccazione della biomassa, in grado di operare su terreni impervi quali scarpate e pertinenze stradali, scarpate e pertinenze ferroviarie, ripe fluviali e terreni forestali.

30 Macchina per la raccolta, trinciatura e pre-essiccazione della biomassa Sono state realizzate delle prove di trinciatura e convogliamento di biomassa impiegando macchinari attualmente presenti sul mercato.

31 DOCUMENTO PROPEDEUTICO AL PIANO NAZIONALE BIOCARBURANTI E BIOMASSE AGROFORESTALI PER USI ENERGETICI

32 SCOPO DEL DOCUMENTO In seguito alle esigenze scaturite dalla recente Legge Finanziaria e dalla Legge n. 81/2006, il Ministero delle Politiche Agricole e Forestali si è impegnato alla realizzazione di un Piano Nazionale dei Biocarburanti e delle Biomasse agroforestali per usi energetici. COLLABORATORI Centro Ricerca sulle Biomasse Cesi Ricerca GRTN Field Management ASM Consulting ENEA ITABIA Consulenti Dott. Gabriele Boccasile Dott. Alessandro Arioli

33 STRUTTURA DEL DOCUMENTO Il documento è suddiviso in tre macrosezioni: 1.Analisi dello stato attuale nel campo delle biomasse, a livello normativo e in termini di disponibilità e sfruttamento energetico sia in campo nazionale che europeo. 2.Elaborazione di strategie per la promozione dell impiego di biomasse, basate sulla valutazione tecnica ed economica delle principali coltivazioni energetiche, sull individuazione di distretti agroenergetici e sulla definizione di possibili scenari 3.Redazione di sviluppo sostenibile. di schede di filiera, tali da fornire indicazioni tecniche in merito alle iniziative energetiche da intraprendere.

34 ANALISI DELLO STATO ATTUALE Analisi delle principali politiche comunitarie e nazionali in tema di sviluppo delle fonti rinnovabili (quadro mormativo, stato di avanzamento dei principali progetti di ricerca nazionali, aspetti tecnici e normativi relativi all allacciamento alla Rete Elettrica Nazionale). Analisi dell attuale sfruttamento energetico in Europa e in Italia, in termini di produzione di energia elettrica, termica e biocarburanti. Valutazione dell attuale disponibilità di biomassa agricola e forestale in Italia e stima dei quantitativi potenzialmente sfruttabili a scopo energetico. Individuazione delle cultivar da riconvertire (barbabietola e tabacco) e determinazione delle superfici disponibili.

ELABORAZIONE DI STRATEGIE Redazione di schede colturali per: pioppo, robinia, colza, girasole, sorgo, triticale, mais, topinambur, barbabietola, cardo, miscanto, canna comune.

35 ELABORAZIONE DI STRATEGIE Redazione di schede colturali per: pioppo, robinia, colza, girasole, sorgo, triticale, mais, topinambur, barbabietola, cardo, miscanto, canna comune. Valutazione tecnica ed economica dei principali processi di trasformazione e conversione energetica delle biomasse agroforestali. Definizione di criteri per l individuazione di distretti agroenergetici, nel cui ambito armonizzare gli interventi sul territorio. Definizione di possibili scenari di sviluppo sostenibile e individuazione delle principali linee di azione per raggiungere gli obiettivi individuati.

36 SCHEDE DI FILIERA Proposta di un modulo informativo dedicato all analisi indicativa di filiere bioenergetiche realmente proponibili, in modo da permettere valutazioni preliminari sulla fattibilità della produzione, trasformazione e conversione energetica di alcune tipologie di biomassa.

37 Fine Centro di Ricerca sulle Biomasse (CRB) Via Michelangelo Iorio 8, Perugia Tel.:

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