Biogas: i parametri tecnico economici per lo studio di fattibilità

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1 CORSO SULLE FILIERE AGRI-ENERGETICHE FILIERA BIOGAS C.R.P.A. S.p.A. - Reggio Emilia Biogas: i parametri tecnico economici per lo studio di fattibilità Claudio Fabbri Centro Ricerche Produzioni Animali Settore Ambiente Bagnacavallo (RA) 3 Dicembre 2008

2 Costi e ricavi del biogas ADEcoTec DSS, un software del CRPA per gli studi di fattibilità ADEcoTec DSS valuta la redditività al variare di: costo/ricavo delle matrici del saggio di sconto bancario del prezzo dei certificati verdi del prezzo di vendita dell'energia elettrica della quota di incentivo in conto capitale

3 Manuale divulgativo biogas

4 I parametri di calcolo: caratteristiche dei substrati Sostanza secca Sostanza organica Resa in biogas/metano Costo/Ricavo substrato Analisi economica Analisi dimensionale ed energetica N substrato Bilancio azoto

5 I parametri di calcolo: quantità di sostanza secca escreta Bovino da latte 8,8 Escrezione di sostanza secca [kg/giorno] 8,6 8,4 8,2 8 7,8 7,6 7,4 7, Produzione latte [kg/giorno]

6 Caratteristiche chimiche effluenti bovini Liquame Solido separato ph [-] 7,72 8,41 Dati medi di 20 aziende campionate Solidi Totali (ST) [g/kg tq] 64,19 214,02 Solidi Volatili (SV) Azoto Totale Kjeldahl (NTK) Azoto Ammoniacale (N-NH4) Fosforo Potassio [g/kg tq] 48,65 187,7 [%ST] 76% 88% [mg/kg tq] [%ST] 4,6% 1,7% [mg/kg tq] [%NTK] 50% 31% [mg/kg tq] [%ST] 0,8% 0,4% [mg/kg tq] [%ST] 5,1% 1,1%

7 I parametri di calcolo: quantità di sostanza secca escreta suini all ingrasso Escrezione (kg/tpv/a) Peso vivo [kg]

8 Caratteristiche chimiche effluenti suinicoli Liquame Solido separato ph [-] 7,25 8,02 Solidi Totali (ST) [g/kg tq] 38,86 211,46 Solidi Volatili (SV) Azoto Totale Kjeldahl (NTK) Azoto Ammoniacale (N-NH4) Fosforo Potassio [g/kg tq] [mg/kg tq] [mg/kg tq] [mg/kg tq] [mg/kg tq] 26, , [%ST] [%ST] [%NTK] [%ST] [%ST] 68% 8,0% 61% 2,4% 4,6% 83% 3,0% 29% 2,1% 1,0%

9 Variabilità peso vivo mediamente presente in un allevamento suinicolo solo ingrasso 1600 Peso vivo mediamente presente [t] /12 31/12 31/1 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 1/8 31/8 1/10 31/10 1/12 31/12

10 Caratteristiche effluenti avicoli: pollo da carne Parametro Unità di misura Corsia di abbeverata Corsia di alimentazione Corsia di smistamento Media ph [-] 7,7 ± 1,0 7,8 ± 0,6 8,0 ± 0,7 7,9 ± 0,5 Sostanza secca (ST) Sostanza organica (SV) Azoto totale (NTK) [g/kg tq] 574 ± ± ± ± 89 [g/kg tq] 459 ± ± ± ± 78 [mg/kg tq] ± ± ± ± [%ST] 5,9 ± 0,8 6,0 ± 0,7 5,9 ± 1,0 5,7 ± 0,6 Azoto ammoniacale [mg/kg tq] ± ± ± ± (NH 4 ) [%NTK] 19,8 ± 12,8 9,6 ± 3,9 15,5 ± 6,5 14,5 ± 5,2 Azoto organico [mg/kg tq] ± ± ± ± (N org ) [%NTK] 80,1 ± 12,8 90,3 ± 3,9 84,4 ± 6,5 85,5 ± 5,1 Produzione sostanza secca: 5,5 kg ST/posto/anno (17% ceneri 83% SV)

11 Caratteristiche effluenti avicoli: ovaiole Parametro Unità misura Nas tro non ve ntilato Tunne l e s s iccazione ph [-] 7,1±0,2 7,7±0,7 ST SV NTK N-NH4+ [g/kg tq] 347±74 730±151 [%tq] 35±7,4 73±15,1 [g/kg tq] 243±48 503±103 [%ST] 70±2,1 69±2 [mg/kg tq] 22151± ±6755 [%ST] 6,4±0,4 5,1±0,4 [mg/kg tq] 2946± ±997 [%NTK] 14±3,2 6±4 Produzione sostanza secca: 10,5 kg ST/posto/anno (25-30% ceneri, 70-75% SV)

12 Caratteristiche effluenti avicoli: tacchini Parametro Unità misura Lettiera tacchino ph [-] 8,4±0,2 ST [g/kg tq] 536±10 [%tq] 53,6±1 SV NTK N-NH4+ [g/kg tq] 434±9,8 [%ST] 81±1,2 [mg/kg tq] 20598±1082 [%ST] 3,8±0,2 [mg/kg tq] 5256±455 [%NTK] 25,6±2,5 Produzione sostanza secca: 15,5 kg ST/posto/anno (19% ceneri 81% SV)

13 Principali parametri di dimensionamento Biomasse Effluenti zootecnici Sottoprodotti Carico organico volumetrico (kg SV /m 3 /gg): quantità di sostanza organica caricata giornalmente per unità di volume utile di digestore e per giorno Tempo di ritenzione idraulica (giorni): permanenza dei substrati all interno del digestore Rendimento elettrico CHP (%): permette di definire la potenza elettrica installabile Indici di analisi produttiva Produzione volumetrica (m3 CH4 /m3digestore/giorno): produzione giornaliera di metano per unità di volume utile di digestore per giorno Produzione biometano (Nm3/kg SV ): produzione specifica di metano in riferimento alla sostanza organica caricata

14 I parametri di calcolo: analisi dimensionale Produzione biogas HRT Carico organico volumetrico Volume gasometro Digestore (volume, agitatori Analisi economica Dispersione calore Analisi energetica

15 I parametri di calcolo: analisi energetica Caratteristiche digestato Produzione biogas Rendimento elettrico Potenza lorda Rendimento termico Produzione EE Produzione ET Prezzo EE + CV Analisi economica Prezzo ET

16 Variabilità della produzione elettrica in un allevamento suinicolo a solo ingrasso Potenza elettrica prodotta [kw] Peso vivo mediamente presente [t]

17 I parametri di calcolo: caratteristiche digestato Digestato Chiarificato Separazione S/L Solido separato Ricircolo? Quantità; Concentrazione sostanza secca; Concentrazione sostanza organica; Concentrazione azoto Stoccaggi

18 I parametri di calcolo: analisi economica Investimenti Costi/Ricavi annuali Oneri finanziari Margine operativo lordo (MOL): ricavi - costi Margine operativo netto (MON): MOL - ammortamenti Reddito netto (RN): MON oneri finanziari Indici di analisi finanziaria Break even point: tempo di ritorno compreso oneri finanziari Valore attuale Netto (VAN): flusso di cassa attualizzato al netto dell investimento Tasso Interno Rendimento (TIR): saggio di sconto che rende nullo il VAN

19 I parametri di calcolo: come incide il costo del denaro sul tempo di ritorno Costo del denaro= 6% Break even point [anni] Tempo di ritorno semplice [anni]

20 Esempio 1 : azienda zootecnica + integrazione con insilati 12,8 t/gg liquame bovino 2,9 t/gg letame bovino 25 t/gg liquame suino 8,3 t/gg insilato mais 1 Vasca di carico 2 Digestore 3 Vasca alimentazione separatore 4 Separatore S/L 5 Platea 6 Lagune digestato 7 Gasometro 8 Cogeneratore 9 - Torcia 2 digestore da 1500 m 3 Potenza elettrica 0,2 MW Carico organico volumetrico: 2 kg SV /m 3 /gg Tempo di ritenzione: 53 giorni Produzione specifica: 1 m 3 biogas/m 3 reattore/gg

21 Esempio 1 : azienda zootecnica + integrazione con insilati Investimento totale (4.890 /kwe installato) Silos per biomass 9% Vasca di stoccaggio aggiuntiva 3% Platea per solido separato 1% Opere civili 27% Cogeneratore 19% Opere elettromeccaniche 41%

22 Esempio 1 : azienda zootecnica + integrazione con insilati k k VAN (k ) k Break even point: 5,5 anni Valore attuale Netto (VAN): Tasso Interno Rendimento (TIR): 19,4% Anni 4,0% 6,0% Principali parametri di calcolo Costo insilato: 30 /t Energia elettrica: 300 /MWh Saggio sconto: 6%

23 Esempio 2: colture dedicate + effluenti zootecnici 12,8 t/gg liquame bovino 2,9 t/gg letame bovino 25 t/gg liquame suino 50 tgg insilato mais 4 digestori da 2200 m 3 Potenza elettrica 1 MW Carico organico volumetrico: 2,6 kg SV /m 3 /gg Tempo di ritenzione: 60 giorni Produzione specifica: 1,4 m 3 biogas/m 3 reattore/gg

24 Esempio 2 : colture dedicate + effluenti zootecnici Investimento totale (3.200 /kwe installato) Silos per biomasse 12% Vasca di stoccaggio aggiuntiva 6% Platea per solido separato 2% Opere civili 25% Cogeneratore 20% Opere elettromeccaniche 35%

25 Esempio 2: azienda zootecnica + integrazione con insilati k k VAN (k ) k Anni Break even point: 3,2 anni Valore attuale Netto (VAN): Tasso Interno Rendimento (TIR): 34% 4,0% 6,0% Principali parametri di calcolo Costo insilato: 30 /t Energia elettrica: 300 /MWh Saggio sconto: 6%

26 Valutare la redditività Esempio 1 : azienda zootecnica + integrazione con insilati 340 Valore energia elettrica [ /MWh] TIR=25% TIR=20% TIR=15% TIR=10% 140 TIR=0% Valore silomais [ /t]

27 Valutare la redditività Esempio 2 : azienda zootecnica + integrazione con insilati 340 Valore energia elettrica [ /MWh] TIR=25% TIR=20% TIR=15% TIR=10% 140 TIR=0% Valore silomais [ /t]

28 Valutare la redditività Confronto fra i due esempi Prezzo EE [ /M Prezzo silomais [ /t] 200 kw 1000 kw Tasso Interno Rendimento (TIR): 15%

29 Grazie per l attenzione C.R.P.A. S.p.A. - Reggio Emilia c.fabbri@crpa.it Corso Garibaldi, 42 Reggio Emilia Tel Fax