COMUNE DI SEVERINO MARCHE Provincia di Macerata COGENERAZIONE AD ALTO RENDIMENTO (C.A.R) DA BIOMASSA 200 KWe IN UN IMPRESA AGROENERGETICA Committente: Ubicazione: SOSTENIBILITÀ3 A.R.L. via G. Marcocchia 27 00143- Roma Loc. Marciano - Fosso Bolognola Fogli Catastali 108 Part.: 1,3,18,19,20,42,274,553,554 Tavola: c.01 Oggetto: Relazione tecnica illustrativa Data: Dicembre 2013 Studio Tecnico Associato TecnoQUADRO Via Salvo D'Acquisto 42-62022 Castelraimondo (MC) Tel. 0737642601 Fax 0737642291 - Email: tecnoquadro@libero.it P.I.01512920438 Spazio riservato alle amministrazioni IL TECNICO: ING. STEFANO SABBATINI COLLABORATORE: ING. EMILIANO BIANCHINI
INDICE DEL DOCUMENTO 1 INTRODUZIONE... 4 2 ENERGIA DA FONTI RINNOVABILI E BIOMASSE... 5 IDEA PROGETTUALE... 5 IL COMMITTENTE: MOTIVAZIONI E VANTAGGI... 5 2.2.1 INQUADRAMENTO DI UN ATTIVITÀ ECONOMICA... 5 2.2.2 LOCATION IDONEA... 5 2.2.3 CONSUMI DI ENERGIA... 5 2.2.4 DISPONIBILITÀ MATRICI... 5 IL DM 6 LUGLIO 2012... 6 LE SOLUZIONI STRATEGICHE... 7 2.4.1 MOTIVAZIONI PER LA REALIZZAZIONE DI UN IMPIANTO:... 7 2.4.2 VANTAGGI SPECIFICI DEGLI IMPIANTI DI GASSIFICAZIONE... 7 2.4.3 IL REGISTRO IMPIANTI DEL GSE... 8 2.4.4 ATTIVITÀ NORMALI:... 8 2.4.5 PAS* (PROCEDURA AUTORIZZATIVA SEMPLIFICATA) O A.U.... 8 2.4.6 PRATICA CON L UFFICIO DELLE DOGANE (AUTORIZZAZIONE PER OFFICINA ELETTRICA)... 8 2.4.7 PRATICA GSE (CODIFICA IAFR E CONTRATTO)... 8 2.4.8 ALLACCIO ENEL O ALTRO GESTORE... 8 2.4.9 ATTIVITÀ POST ENTRATA IN FUNZIONE DELL IMPIANTO:... 8 2.4.10 AZIONI INFORMATIVE PER IL COMUNE E LA CITTADINANZA:... 8 2.4.11 PARAMETRI AMBIENTALI A TITOLO ESEMPLIFICATIVO:... 9 GESTIONE DELL IMPIANTO: CONDUZIONE E MANUTENZIONE... 10 ATTIVITÀ DI PROGETTAZIONE ED AUTORIZZATIVE... 10 LE TECNOLOGIE PER PRODURRE ENERGIA DA BIOMASSE... 10 2.7.1 GASSIFICAZIONE... 10 2.7.2 DIMENSIONI DEGLI IMPIANTI:... 11 I VANTAGGI DELLA TECNOLOGIA SVILUPPATA... 11 ASPETTI AMBIENTALI... 12 2.9.1 ANALISI DEI FATTORI DI IMPATTO... 12 2.9.2 ANALISI DEI FATTORI DI RISCHIO... 13 2.9.3 EMISSIONI... 13 2.9.4 IMPATTO ACUSTICO... 14 2.9.5 SCARTI... 14 2.9.6 ASPETTI ESTETICI... 14 2.9.7 VANTAGGI TECNOLOGICI... 14 2.9.8 EFFETTI AMBIENTALI INDIRETTI... 15 COMBUSTIBILE PER ALIMENTARE GLI IMPIANTI... 16 BILANCIO ENERGETICO... 17 TECNOLOGIE PER LA LAVORAZIONE DELLE BIOMASSE... 18 ENERGIA ELETTRICA E TERMICA... 18 2.13.1 ENERGIA ELETTRICA PRODOTTA... 18 2.13.2 ENERGIA TERMICA PRODOTTA... 18 2.13.3 FONTI TERMICHE:... 18 2.13.4 UTILIZZI POSSIBILI DELL ENERGIA TERMICA SVILUPPATA... 19 DESCRIZIONE TECNICA... 20 2.14.1 CONTAINER DI ALIMENTAZIONE DEL CIPPATO... 20 2.14.2 SISTEMA DI CARICAMENTO... 20 2.14.3 DESCRIZIONE IMPIANTO - GASSIFICAZIONE... 21 1
2.14.4 REAZIONE TERMOCHIMICA... 23 2.14.5 DESCRIZIONE IMPIANTO COMPONENTI... 24 LA TORCIA DI EMERGENZA... 35 TECNICHE DI ABBATTIMENTO DELLE SOSTANZE INQUINANTI CO e NOx... 36 2.16.1 LA RIDUZIONE CATALITICA SELETTIVA (SCR) DEGLI NOX CON AMMONIACA... 36 2.16.2 SCOPO ED IDENTIFICAZIONE DELLA TECNICA IN ALTERNATIVA... 37 2.16.3 EMISSIONI... 38 2.16.4 CONCLUSIONI... 38 2.16.5 IL SISTEMA MONTAGGIO... 38 3 PROGETTO EDIFICIO AD USO AGRICOLO PER COGENARAZIONE... 40 PROPRIETA... 40 LOCALIZZAZIONE DELL IMPIANTO... 40 ANALISI DELLA VINCOLISTICA... 42 VINCOLI IN ATTUAZIONE DEL CODICE DEI BENI CULTURALI E DEL PAESAGGIO... 42 VINCOLO IDROGEOLOGICO... 44 AREE PROTETTE... 44 AREA DI INTERVENTO... 44 3.7.1 IMPATTO VISIVO... 45 3.7.2 EMISSIONI IN ATMOSFERA... 45 3.7.3 RUMORE... 45 3.7.4 PERICOLOSITÀ IDRAULICA... 45 NORMATIVA URBANISTICA... 45 3.8.1 DEFINIZIONE... 45 3.8.2 NORME GENERALI... 45 3.8.3 DESTINAZIONI D'USO AMMESSE... 46 3.8.4 INDICI E PARAMETRI URBANISTICI-EDILIZI:... 46 PIAZZALE DI LAVORAZIONE... 46 3.9.1 IL PIAZZALE DI LAVORAZIONE, MATURAZIONE, STOCCAGGIO... 47 3.9.2 IL LEGNO CIPPATO... 47 3.9.3 LA STRUTTURA DI UN PIAZZALE DI LAVORAZIONE E STOCCAGGIO... 49 DESCRIZIONE DEL FABBRICATO... 49 3.10.1 RENDERING FOTOGRAFICI DEL PROGETTO FINITO... 50 IMPIANTO TERMOTECNICO... 52 3.11.1 CENTRALE TERMICA... 52 3.11.2 ZONE FUNZIONALI... 52 3.11.3 RETI INTERNE DI DISTRIBUZIONE... 52 3.11.4 REGOLAZIONE AUTOMATICA... 52 3.11.5 CORPI SCALDANTI... 53 3.11.6 PRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIA... 53 3.11.7 APPARECCHIATURE SANITARIE... 53 IMPIANTO ELETTRICO... 53 3.12.1 NORME DI RIFERIMENTO... 53 3.12.2 DESCRIZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI... 53 PREVENZIONE INCENDI... 55 COLLAUDO... 55 VIABILITA.... 55 ABBATTIMENTO BARRIERE ARCHITETTONICHE.... 55 BENEFICI AMBIENTALI.... 55 PERSONALE LAVORATIVO E CARATTERISTICHE DEGLI AMBIENTI DI LAVORO.... 55 PREVENZIONE E SICUREZZA NEGLI AMBIENTI DI LAVORO.... 56 SMALTIMENTO E PRETRATTAMENTO DEGLI SCARICHI CIVILI... 56 2
4 RECUPERO IDROGEOLOGICO... 57 LAVORI PREVISTI... 57 CARATTERISTICHE DEL MATERIALE VEGETALE IMPIEGATO NEI LAVORI DI FORESTAZIONE E RIQUALIFICAZIONE AMBIENTALE... 58 PIANTE FORESTALI... 58 PIANTE SVILUPPATE... 59 PREPARAZIONE DEL TERRENO... 59 MESSA A DIMORA... 59 5 RECUPERO DELLA STRADA DI ACCESSO... 61 PREMESSA... 61 CAUSE DEL CEDIMENTO.... 61 5.2.1 CAUSE PRIMARIE ED ACCESSORIE.... 61 INTERVENTI DI STABILIZZAZIONE.... 62 RIMODELLAMENTO.... 62 DRENAGGI.... 63 6 REALIZZAZIONE DI POZZO ARTESIANO... 65 PREMESSA... 65 DEFINIZIONI... 65 CARATTERISTICHE GENERALI DEL POZZO... 65 LE PROVE DI PORTATA... 67 CONCLUSIONI... 69 7 REALIZZAZIONE IMPIANTO FOTOVOLTAICO... 70 DESCRIZIONE DELL'IMPIANTO... 70 7.1.1 SITUAZIONE ATTUALE... 70 7.1.2 INTERVENTO PER L'INSTALLAZIONE DEGLI IMPIANTI... 70 NORME DI RIFERIMENTO PER L ESECUZIONE DEGLI IMPIANTI... 72 CRITERI DI SCELTA DELLE SOLUZIONI IMPIANTISTICHE... 73 SPECIFICHE DEI COMPONENTI ELETTRICI... 75 PRODUCIBILITÀ... 80 8 CRONOPROGRAMMA... 82 3
1 INTRODUZIONE Il progetto si inserisce nell economia locale dandole impulso sia attraverso l'utilizzo di sottoprodotti agricoli sia con lo sfruttamento delle disponibilità agroforestali relativamente abbondanti nell'alto maceratese e che nel corso degli ultimi anni sono state sottoutilizzate; generando peraltro ulteriori criticità per il rischio di incendi. Inoltre il progetto si ripromette di utilizzare una tecnologia di gassificazione relativamente sperimentata e suscettibile di essere efficacemente adattata alle matrici disponibili nel territorio maceratese. L'ottimizzazione delle matrici di input alle disponibilità locali di sottoprodotti è uno dei punti cruciali in termini di efficienza ed economicità del progetto. Nel programma di lavoro è previsto un gassificatore di piccole dimensioni (200 KWe) che dà luogo ad una forma di generazione distribuita di tipo continuo cioè senza gli inconvenienti di aleatorietà tipici di altre forme di energie rinnovabili - eolico e fotovoltaico - favorendo lo sviluppo di smart-grid. L'insieme delle azioni poste in essere garantisce una ricaduta occupazionale locale ben superiore ai limiti considerati sufficienti negli obiettivi di legge. Infatti devono essere considerati gli sviluppi occupazionali nell'attività agroforestale, nel consolidamento reddituale delle attività agricole in un territorio montagnosocollinare con terreni relativamente marginali e nel complesso delle attività di produzione diffusa di energia. Gli effetti economici possono essere ricondotti a: 1) utilizzo bosco ceduo 2) utilizzo di sottoprodotti agricoli 3) sviluppo di cogenerazione ad alto rendimento, green economy, obiettivi UE 20/20/20 4) sviluppo delle potenzialità delle energie rinnovabili sia in termini di CAR sia in termini di fotovoltaico 5) sviluppo della generazione di energia elettrica 6) sicuri effetti occupazionali indiretti difficilmente quantificabili. Sostenibilità 3 Soc. Agr. arl dispone quindi di tutte le caratteristiche necessarie per assicurare il successo dell iniziativa. Il suo scopo si articola nei seguenti punti focali: 1) Dare vita ad una realtà agro-energetica orientata alla creazione di valore nel lungo termine nel settore delle biomasse, mantenendo un approccio legato allo sviluppo sostenibile; 2) Realizzare impianti finalizzati alla produzione di energia e calore utilizzando materie prime naturali rinnovabili; 3) Ridurre la dipendenza dalle fonti fossili tradizionali (olio, gas); 4) Garantire la sicurezza degli approvvigionamenti grazie all indipendenza da fornitori esterni; 5) Assicurare un buon grado di flessibilità all impianto potendo scegliere tra diverse qualità di cippato di legna vergine; 6) Assumere una responsabilità sociale anche tramite forti legami con il territorio; utilizzare vie di trasporto brevi, potendo contare su energia in loco (vedi filiera corta); possibilità di fornire un impiego alternativo a superfici agricole incolte a bassa redditività; 7) Creare un indotto economico attorno all impianto e quindi posti di lavoro sul territorio; 8) Seguire la filosofia dal coltivatore al distributore di energia ; 9) Aumentare la reddittività locale: il denaro destinato all energia resta nel territorio. 4
2 ENERGIA DA FONTI RINNOVABILI E BIOMASSE IDEA PROGETTUALE Il progetto prevede la realizzazione di un impianto di cogenerazione alimentato a biomassa che produce energia da fonti rinnovabili. L impianto produrrà: 200 KW elettrici 420 KW termici IL COMMITTENTE: MOTIVAZIONI E VANTAGGI La realizzazione del progetto necessita di soddisfare alcune condizioni fondamentali per il successo dell iniziativa: 2.2.1 INQUADRAMENTO DI UN ATTIVITÀ ECONOMICA Il bilancio economico dipende dalla variazione dei costi d investimento e di manodopera con la biomassa da trattare qualunque sia l origine di quest ultima. I criteri che regolano una tale variabilità sono stati ricavati interpolando quanto è riportato in letteratura per gli impianti dotati di annessa produzione di energia elettrica. Il bilancio, concernente la biomassa, è stato ricavato per i processi di gassificazione della biomassa e d ossidazione parziale del biogas ottenuto per digestione anaerobica. Sono stati scelti questi due trattamenti perché, danno risultati migliori rispetto ai processi concorrenti d incenerimento e cogenerazione. L analisi della sensibilità dei risultati mostra che il fattore più rilevante è il ricavo della vendita del chilowattora che è 5-10 volte più importante delle variazioni legate al costo della manodopera, a variazioni fino al 20% degli investimenti e/o delle spese a loro associate. Per questo motivo si è deciso di illustrare, più in dettaglio, solo l effetto del prezzo che si può ricavare dalla vendita dell energia elettrica. 2.2.2 LOCATION IDONEA Il luogo deve essere accessibile dai mezzi sia per la consegna ed installazione che soprattutto per la fornitura del combustibile consegnato con autotreni da 40 piedi. La/le particelle catastali su cui si realizzerà l impianto non devono avere vincoli ostativi alla realizzazione ed il Piano Regolatore non deve impedire la realizzazione dell impianto. Il sito richiede spazi idonei (vedere misure minime in tabella più avanti) ed essere facilmente accessibile per interventi manutentivi. E utile la vicinanza della linea elettrica di media tensione, ancor meglio la presenza di cabine di trasformazione. L impianto può essere collocato in un capannone o in locali tecnici adeguati, sotto una tettoia o all aperto con appositi contenitori da Noi forniti. 2.2.3 CONSUMI DI ENERGIA Il progetto assume aspetti maggiormente interessanti sotto il profilo economico e finanziario quanto più il sito ed il cliente siano energivori ossia consumatori di energia elettrica e/o termica. Un cliente che consuma molta energia elettrica o meglio tutta l energia prodotta (circa 1.800.000 kwe/annui) avrà un vantaggio economico aggiuntivo rispetto al Business plan di almeno 100.000 /annui. Analogamente l utilizzo dell energia termica come calore di processo o per teleriscaldamento presso il sito o nelle vicinanze produce un risparmio o maggior ricavo di ulteriori 100-150.000 /annui. 2.2.4 DISPONIBILITÀ MATRICI Una location con disponibilità di matrici in sito o da filiera corta è ovviamente preferibile. In condizioni di normale funzionamento è previsto un consumo di biomassa legnosa di circa 4/5 t/d, corrispondenti a circa 1400/1600 t/y. Tale quantità è disponibile localmente e nei comuni limitrofi, e dunque non sarà necessario prevedere contratti di fornitura che determinino importanti distanze di trasporto, né tantomeno vi sarà il ricorso a forniture estere. 5
La biomassa proverrà dunque principalmente nel territorio ove opera la società che vede interessati i comuni della comunità Montana alta Valle del Potenza e Esino e territori limitrofi, e deriverà principalmente da due categorie di biomasse: Biomassa legnosa cippata: manutenzione forestale e SRF (Short Rotation Forestry), residui di segheria non contaminati, legno riciclato, ramaglie e potature non contaminate di provenienza sicura, ecc. La biomassa verrà trasportato mediante autocarri, con capacità di carico pari a circa 20 tonnellate, che percorreranno principalmente strade extraurbane ad elevato scorrimento, così da limitare l impatto sulla viabilità ordinaria e pertanto incideranno 1-2 carichi viaggi settimanali. Per maggiori dettagli, si rimanda al Piano di Approvvigionamento allegato al presente progetto. IL DM 6 LUGLIO 2012 L Italia per rispondere agli impegni del protocollo di Kyoto e dell accordo 20-20-20 sulle rinnovabili con l Unione Europea, ha da tempo lanciato un regime incentivante che agevola l energia prodotta da impianti alimentati a fonti rinnovabili. Da Agosto 2012 è attivo il DM 6 Luglio 2012 (effettivo dal 1-1-2013) che definisce regole ed incentivi per il periodo 2013-2015 e che consente di ottenere un regime agevolativo per 20 anni. Da un attenta analisi emerge che le fonti rinnovabili tradizionali quali fotovoltaico ed eolico escono gravemente penalizzate dal nuovo Conto Energia per due sostanziali motivazioni, la prima ben conosciuta e cioè la loro complessa integrazione in un sistema data la non programmabilità della produzione di energia, la seconda dovuta alla forte riduzione del sistema incentivante che si è deciso stabilire, causa la grande e incontrollata diffusione degli impianti solari ed eolici avuti nella prima fase, che ha reso il sistema non più sostenibile. Le Biomasse viceversa con alcuni miglioramenti sostanziali vengono premiate dal nuovo sistema di incentivazione dell energia prodotta mediante fonti rinnovabili, anche se nel decreto vengono introdotte una serie di variabili e di complessità che rendono la sua applicazione complessa ed articolata. In questo le scelte strategiche preliminari agli investimenti, la creazione di un progetto mirato, la gestione di molte variabili potranno fare la differenza in termini di fattibilità e di redditività dell investimento. Esperienza e competenze specifiche giocano un ruolo determinante accanto alle tecnologie e ai servizi connessi. Ed è proprio su questo che Pezzolato Energia S.p.A. ha puntato fin dalla sua nascita: La Pezzolato Energia è l'ultima arrivata dalla ricerca tecnologica dell'azienda. Forte dell esperienza acquisita dal 2011 con la costruzione e gestione di una centrale di cogenerazione a biomasse da 1MW, Pezzolato ha messo a punto un sistema modulare di gassificazione di piccola taglia per potenze fino a 300 kwel, posizionato in container. Ecco sinteticamente alcune note sul DM 6 Luglio 2012 applicato agli impianti alimentati da Biomassa: Si può scegliere tra due tipologie di contratto con il GSE: - Tariffa Omnicomprensiva (TO) che prevede la cessione totale al GSE dell energia netta prodotta che riconosce per 20 anni una tariffa complessiva. - Regime incentivato che prevede di ricevere dal GSE un incentivo sull energia prodotta, ma di rimanere proprietario dell energia scegliendo se utilizzarla in proprio o cederla a terzi. Nel primo caso si ha una garanzia per 20 anni di conferire tutta la produzione netta (il GSE sottrae forfettariamente il 17% dall energia prodotta come autoconsumo e riconosce quindi nella Tariffa Omnicomprensiva solo l energia prodotta meno il 17% come Energia netta), la restante energia non incentivata viene rimborsata alla tariffa minima stabilita dall Authority. Nel secondo caso invece, si riconosce un incentivo sui kwh netti prodotti ed immessi in rete (cioè l 83% di quelli realmente prodotti), ma l energia resta tutta di proprietà e quindi consumabile in proprio o vendibile a terzi. Vi sono le tariffe base a seconda delle matrici utilizzate: 6
Il Decreto prevede tariffe diverse a seconda delle tipologie di tecnologia impiegata differenziando tra Biodigestione e Biomasse, suddivide l ammontare della tariffa concessa per potenza installata (kwe) e differenzia le matrici utilizzate individuando prodotti di origine biologica, sottoprodotti di origine biologica e rifiuti: Impianti a Biomassa 1-300 kwe 300-1000 1000-5000 >5000 Prodotti di origine biologica 0,229 0,18 0,133 0,122 Sottoprodotti di origine biologica 0,257 0,209 0,161 0,145 Rifiuti 0,174 0,125 Tabella 1 tariffe base per impianti a biomassa Le premialità aggiuntive: Sono tutte cumulabili. Per beneficiare però della premialità sulla CAR (Cogenerazione ad Alto Rendimento) o sul teleriscaldamento occorre avere o costruire un progetto intelligente sull utilizzo del termico. Per il premio sulle emissioni tutti i nostri impianti soddisfano i requisiti attesi e quindi ne possono beneficiare. Impianti a Biomassa CAR Teleriscal. Emissioni filiera Risp. CO2 Prodotti di origine biologica 0,04 0,03 0,02 0,01 Sottoprodotti di origine biologica 0,01 0,04 0,03 0,02 0,01 Rifiuti 0,01 Tabella 2 premialità per impianti a biomassa NB: CAR è Cogenerazione ad Alto Rendimento 1. nei sottoprodotti le premialità per CAR e Teleriscaldamento sono alternative e non cumulabili 2. NOX sotto i 200 p.p.m. più altri valori da rispettare 3. applicabile per impianti solo oltre 1 MWe 4. applicabile per impianti solo oltre 1 MWe La durata in entrambi i regimi è di 20 anni. Gli impianti di potenza superiore ai 200 kwe devono iscriversi al Registro impianti del GSE che prevede 170 MWe annui per il 2013 e 2014. LE SOLUZIONI STRATEGICHE Gli impianti in oggetto, in quanto ambientalmente sostenibili ed in linea con gli obiettivi e le strategie dell UE, godono di una tariffa incentivante che è stata introdotta per agevolarne la diffusione. 2.4.1 MOTIVAZIONI PER LA REALIZZAZIONE DI UN IMPIANTO: Gli impianti possono essere realizzati per diversi scopi: - Attività che prevedono un consumo di energia Elettrica (nel caso di regime incentivato) quali industrie, commercio, abitazioni private ecc. - Attività che prevedono un consumo di energia Termica quali industrie, commercio, abitazioni private - Puro investimento, essendo garantiti rendimenti annui elevati senza rischi e senza necessità di particolari accorgimenti - Sfruttamento di risorse locali quali la filiera del legno. - Progetti di sviluppo ad elevata prestazione energetico territoriale attento alla sostenibilità ambientale. 2.4.2 VANTAGGI SPECIFICI DEGLI IMPIANTI DI GASSIFICAZIONE - Possibilità di essiccare le matrici in ingresso oppure recuperare l acqua in uscita. Si recupera tutta la quantità di umidità contenuta + il 3% dal processo (se abbiamo 1.000 tonnellate di cippato al 40% di umidità in ingresso, otterremo 430 m 3 di acqua di processo). L acqua depurata può essere così smaltita secondo tabella in fognatura oppure venire riutilizzata come acqua di processo o per irrigazione o in zootecnia, o potabilizzata con un idoneo up-grade del depuratore. - Emissioni inquinanti insignificanti e rumore abbattibile secondo necessità. 7
- L impianto da 50 kwe allaccia in bassa tensione e ha l autorizzazione con semplice Comunicazione di Avvio Lavori al Comune. - L impianto da 200 kwe si allaccia in media tensione. - E soggetto alla PAS (Procedura Autorizzativa Semplificata), 2.4.3 IL REGISTRO IMPIANTI DEL GSE L impianto di 200 kwe non è soggetto all iscrizione al registro impianti, per Comuni, Enti pubblici, ecc. il limite di esenzione dall iscrizione è aumentato a 420 kwe. Pezzolato Energia garantisce tutte le attività necessarie per arrivare all allaccio ed al raggiungimento delle performance attese, nonché fornire tutti i servizi necessari per il mantenimento in funzione (conduzione e manutenzione full service ). 2.4.4 ATTIVITÀ NORMALI: - Verifica di prefattibilità (autorizzabilità dell impianto in relazione al sito prescelto e finanziabilità del soggetto richiedente) - Progettazione ed iter autorizzativo: - TICA o preventivo ENEL o altro gestore rete 2.4.5 PAS* (PROCEDURA AUTORIZZATIVA SEMPLIFICATA) O A.U. 2.4.6 PRATICA CON L UFFICIO DELLE DOGANE (AUTORIZZAZIONE PER OFFICINA ELETTRICA) 2.4.7 PRATICA GSE (CODIFICA IAFR E CONTRATTO) 2.4.8 ALLACCIO ENEL O ALTRO GESTORE - Supporto al finanziamento - Realizzazione impianto e fornitura - Gestione cantiere ed installazione - Allaccio e collaudo - Avviamento e raggiungimento delle performance attese (superamento del 95%) 2.4.9 ATTIVITÀ POST ENTRATA IN FUNZIONE DELL IMPIANTO: - Conduzione dell impianto - Manutenzione full service con garanzia della produzione - Fornitura combustibile (facoltativa) 2.4.10 AZIONI INFORMATIVE PER IL COMUNE E LA CITTADINANZA: Data l elevatissima valenza ambientale dell impianto, che consente di risparmiare milioni di tonnellate di CO2, che ha una prestazione ambientale equivalente al piantare migliaia di nuovi alberi e che farà risparmiare milioni di T.E.P. (Tonnellate di Petrolio Equivalenti), riteniamo sia necessario fare un informazione corretta. 1. Gli impianti non bruciano nulla, ma Gassificano (processo di sublimazione) e non hanno in nessuna fase un contatto con l esterno e quindi hanno emissioni ZERO. Le uniche emissioni sono quelle del/dei motori endotermici di estrazione veicolistica (furgoni o camion), che essendo però stazionari (ovvero fermi) e non avendo i transitori, cioè salite e discese e cambi di marcia, funzionano a regime ottimale per i consumi e soprattutto per le emissioni che sono solo quelle della marmitta del motore (peraltro dotata di abbattitore per NOX e percolati, che fa sì che la gassificazione di biomasse non produce percolati, se non in tracce irrilevanti). 2. In ogni caso possiamo, su richiesta del Comune o di eventuali comitati cittadini installare un misuratore di emissioni sul camino che in tempo reale raccolga i dati 24 ore su 24 e che li renda visibili sul sito web del Comune e ovunque si richieda, il tutto in collaborazione e sotto l egida della locale ARPA o Agenzia per l Ambiente di riferimento. 3. Tali impianti non possono utilizzare rifiuti, in quanto da un lato non sono dotati dell idonea tecnologia, dall altro perderebbero le garanzie e la manutenzione full service ed infine perderebbero incentivo del GSE ed autorizzazione. 4. Possiamo comunque dotare il sistema di caricamento delle matrici di telecamera che filmi in continuo il 8
materiale in ingresso, visionabile sempre nel sito web. 5. Le emissioni sono inferiori a 300 ppm. Senza alcun abbattitore, tutti i nostri impianti sono normalmente dotati di abbattitore che porta le emissioni al di sotto dei 50 ppm. (la normativa UE media dei paesi consente tra i 1.000 ed i 2.000), la normativa Italiana è difforme per le varie Regioni, ma al massimo ha soglie poste a 250 ppm. 6. Non vi sono compensazioni ambientali poiché l impianto è ambientalmente Green e non solo non inquina, ma contribuisce a diminuire le fonti di inquinamento. 7. Non necessiterebbe neppure di accantonamenti per la demolizione, infatti l impianto in sé è un macchinario interamente in acciaio e quindi riciclabile per definizione, senza contare che la durata è garantita per 30 anni. 8. Non sono necessarie bonifiche di alcun tipo a fine del ciclo vita (L.C.A.) e la dismissione nelle aree agricole o ad edilizia civile è a cura del fornitore ed è prevista nel costo della manutenzione annua. 2.4.11 PARAMETRI AMBIENTALI A TITOLO ESEMPLIFICATIVO: Un impianto di gassificazione alimentato a biomassa da 200 kwe produce oltre 1.500.000 di kwh annui di energia elettrica, quasi 3.000.000 di kwh di energia termica, consumando meno di 2.000 tonnellate annue di scarti di legno, e biomasse varie. Non produce scarichi in quanto la biomassa viene essiccata con parte minima del calore di processo ma solo 32 tonnellate anno di cenere, smaltibile in discarica, peraltro, volendo, ottimo ammendante per agricoltura e quindi prodotto da reimpiego. Produce emissioni ma solo quelle del motore endotermico da 125 kwe, che ha un bilancio in emissioni pari a 0 ovvero emetterà la stessa quantità media di CO2 che gli alberi da cui proviene la biomassa hanno assorbito nel loro ciclo vita. Nei 20 anni un impianto da 200 kwe avrà generato una diminuzione delle emissioni di CO2 di oltre 30.000 tonnellate che equivalgono in TEP (Tonnellate di Petrolio Equivalenti) i ad oltre 10.600 ton. Avrà anche fatto risparmiare milioni di litri di carburante in inutili trasporti, avrà eliminato onerosi costi di smaltimento (anche ambientali) e consentito di eliminare almeno 150-200 impianti termici con le loro emissioni ed inquinamento, i loro consumi, ecc. senza contare cosa è stato eliminato per la produzione elettrica. Di seguito vengono riportati i dati e parametri di inquinamento dell impianto in relazione ad impianti di potenza termica inferiore ai 6 MWt (ottimizzati in fase autorizzativa), sono tabulati i risultati delle misurazioni del sistema fornito dalla ditta Pezzolato, (fornito in allegato) nel quale si riportano le misurazioni e i valori limite in confronto con i limiti di emissione. Motori costruiti solidi di combustione che funzionano con combustibili gassosi : Sistemi con potenze termiche (Pt) > 0.15 e <3 MW [Parte III, cap. 1.1 L.G. N 152 del 13.06.2000 ] Parametrico / Parametro Unità Metodo Primo Secondo Terzo Valore Valore Misura Misura Misura medio limite Ossigeno di riferimento vol% 5 5 5 Ossidi di azoto (NOx ) mg/nm 3 TESTO 350 388 455 378 407 500 Monossido di azoto ( NO ) * mg/nm 3 TESTO 350 350 243 285 236 Biossido di azoto (NOz)* mg/nm 3 TESTO 350 17 19 17 18 Ossigeno vol% TESTO 350 4,38 3,64 3,91 3,98 Monossido di carbonio (CO)* mg/nm 3 TESTO 350 32 29 30 30 350 Diossido di carbonio (C02)* vol% TESTO 350 9,18 9,59 9,44 9,40 Polveri mg/nm 3 UNI EN 13284-I 6,6 16,4 10,4 11,1 100 Benzene mg/nm 3 UNI EN 13649:2002 3,2 5 1 Flusso di massa Benzene Kg/h Calcolato 0,0045 0,025 Temperatura C TESTO 350 71 Velocita dei fumi m/sec. UNI 10169 4,7 ø della condotta dm 3,7 Portata Nm 3 /h UNII0169 1419 Pressione atm. mbar 996 Tabella 3 emissioni del sistema misurato 1 Valore limite per un flusso di benzene calcolato a 0.025 kg/h 9
* I valori misurati sono stati convertiti con l ossigeno di riferimento Gli ossidi di azoto ( NOx) sono espressi come la somma del biossido d azoto ( NO2 ) e l ossido d azoto ( NO ), il biossido di azoto viene convertito tramite il fattore stechiometrico (46/30). Inquinanti DA DECRETO Target Impianto gassificazione Mg/Nm3 Mg/Nm3 NOx (espressi come NO2) 200 120 NH 3* 5 2 CO 200 21 SO 2 200 30 COT 30 5 Polveri 10 0.8 Tabella 4 emissioni di legge e di gassificatore In realtà segnaliamo che i valori da decreto non riguardano le emissioni consentite, ma quelle per cui si ha un premio dal GSE (emanazione del ministero delle finanze) come impianto non inquinante!!! Non è facile fare il conteggio esatto di quanto farà risparmiare in termini di emissioni in rapporto alle tecnologie tradizionali che sostituirà, ma un dato è emblematico: Un impianto tradizionale con caldaia a metano o GPL ha mediamente tra i 2.000 ed i 3.000 ppm di NOx ovvero ha emissioni in termini di NOx 10-15 volte superiori ad un impianto di gassificazione ed analogamente per gli altri parametri inclusa la CO2. E questi dati sono oggettivi, reperibili e verificabili su migliaia di fonti web, verificate da esperti e da ARPA, Province, Regioni. GESTIONE DELL IMPIANTO: CONDUZIONE E MANUTENZIONE L impianto necessita solo di un check diagnostico quotidiano e sono gestiti in telecontrollo da remoto da nostro centro di controllo. La conduzione comprende: un ispezione giornaliera per 6 gg settimanali della durata di circa 30 la presenza durante lo scarico del combustibile, compreso il prelievo dei campioni da conservare la presenza durante gli interventi manutentivi programmati e durante le eventuali riparazioni di norma è di competenza del committente, ma può essere anche affidata al nostro Gruppo. ATTIVITÀ DI PROGETTAZIONE ED AUTORIZZATIVE L espletamento di tutte le attività legate alle attività autorizzative, elencate in dettaglio nel contratto, sono interamente a nostro carico; eventuali professionisti incaricati dal cliente dovranno comunque operare sotto il nostro coordinamento e supervisione e non percepiranno da noi alcun onorario. 1. Elaborazione e invio della TICA, richiesta di preventivo per l allaccio all ENEL o società competente. 2. Predisposizione di tutte le relazioni tecniche e perizie, anche asseverate, necessarie al completamento della pratica autorizzativa. 3. Predisposizione della pratica per lo scorporo della/e particelle catastali oggetto dell investimento (non compresa) 4. Predisposizione della pratica autorizzativa per il cavidotto e cabina elettrica (se necessarie). 5. Gestione della pratica di autorizzazione presso gli enti competenti fino alla comunicazione dell esito. 6. Predisposizione, istruzione e inoltro della domanda di connessione al gestore della rete elettrica. 7. Gestione dei rapporti col GSE, ottenimento della qualifica IAFR e stipula del contratto. 8. Gestione della pratica con le dogane e codice UTIF. LE TECNOLOGIE PER PRODURRE ENERGIA DA BIOMASSE 2.7.1 GASSIFICAZIONE La tecnologia è molto vecchia e risale alla fine dell 800. In oltre due secoli ha avuto fortune alterne, ma oggi si assiste ad una sua vera e propria rivincita. L impianto è composto da un gassificatore che riceve la matrice e poi la sublima, ovvero la trasforma ad elevate temperature (comprese tra i 550 e gli oltre 1.000 C) da solida a gassosa, creando un gas denominato 10
Syngas, che sebbene abbia un basso potere combustibile (intorno ai 1.200-1.400 p.c.), può essere trattato (cioè filtrato e depurato) e poi valorizzato in un motore endotermico. Poiché la biomassa può essere processata con umidità fino al 45%, si consiglia per evitare di avere molta acqua da smaltire post processo, di eliminarla a monte attraverso un processo di essicazione o pellettizzandola. Il principio di funzionamento è schematizzato nel seguente grafico: 2.7.2 DIMENSIONI DEGLI IMPIANTI: Figura 1 schema di principio funzionamento L impianto nel suo lay-out base è contenuto in meno di 45 m2 al netto dello stoccaggio e carico del materiale. Inoltre, essendo composto di quattro sottosistemi, può essere sviluppato con un lay-out su misura a seconda dei casi e delle necessità. Potenza elettrica Lay-out minimo senza stoccaggio in m 2 Lay-out stoccaggio 1 settimana in m 2 Lay-out complessivo in m 2 Lay-out containerizzato con 1 settimana autonomia in m 2 200 kwe 40 70 110 110 Tabella 5 dimensione impianto I VANTAGGI DELLA TECNOLOGIA SVILUPPATA La Gassificazione e la Pirogassificazione sono le tecnologie con maggiori potenzialità per la valorizzazione delle Biomasse organiche nella produzione di energia elettrica in impianti di taglia fino ad 1 MWe. Infatti la tecnologia concorrente, la combustione con impianti a caldaia e turbina, diventa efficiente al crescere delle taglie e, negli impianti fino ad 1 MWe, la sua capacità di conversione del potere combustibile in energia elettrica non supera il 18%, contro il 32-38% della sublimazione di gassificatori e motori endotermici. I vantaggi ambientali sono riportati di seguito una tabella prestazioni ambientali del motore montato sul sistema a 200 KW. 11
Vantaggi Ambientali 200 kw Risparmio ton./anno CO2 1.200 Equivalente TEP/anno risparmiati 424 Risparmio tonnellate CO2 in 20 anni 24.000 Equivalente TEP risparmiati in 20 anni 8.480 Tabella 6 vantaggi ambientali NB: 1. 1 TEP (Tonnellate di Petrolio Equivalente) corrisponde a 2,8 tonnellate di CO2 emesse. 2. 1 litro di gasolio in combustione emette 2,65 kg di CO2. ASPETTI AMBIENTALI 2.9.1 ANALISI DEI FATTORI DI IMPATTO L immagazzinamento della biomassa è un passo che non può essere evitato poiché la sua stagionalità non offre una fornitura giornaliera certa, in grado di far marciare l impianto senza accumulare scorte. La soluzione migliore sarebbe quella di accumulare una quantità di biomassa preferibilmente non superiore a quattro giorni di marcia a pieno regime dell impianto. La biomassa di origine agricola, nel termine di tre mesi, può, infatti, degradare e perdere carboidrati che, oltre a far diminuire il suo potere calorifico, creano problemi alle falde acquifere. La biomassa accumulata in magazzino deve essere protetta dagli agenti atmosferici, solo il legno è resistente rispetto a questi ultimi, e deve essere ben aerata in modo da evitare rapido degradamento. La tabella seguente, illustra i principali tipi d impatto ambientale prima descritti. Fase Attività Aspetto ambientale Impatto ambientale Ricevimento, accettazione Stoccaggio, Carico/scarico biomasse traffico veicolare, consumo gasolio, rumore, emissioni gassose emissione gas serra Produzione di energia elettrica Deposito biomasse polveri odori incendio percolamento del liquido dalle vinacce Cippatura rumore polveri consumo gasolio emissioni gassose incendio Movimentazione biomasse rumore consumo gasolio emissioni Alimentazione produzione rifiuti da vaglio gestione rifiuti Combustione consumo e.elettrica consumo gas metano consumo acqua osmotizzata emissioni CO, CO2, NOx, SO, polveri sostanze chimiche per flocculazione incendio rumore Abbattimento fumi emissioni gassose ceneri rumore Impianto di raffreddamento consumo acqua sostanze chimiche disturbo a livello locale, consumo risorse, disturbo interno al sito, disturbo a livello locale, inquinamento atmosferico, disturbo a livello locale, disturbo interno al sito, effetto domino sull impianto e possibile inquinamento atmosferico conformità legislativa scarichi idrici disturbo interno al sito disturbo interno al sito consumo risorse emissioni in atmosfera effetto domino sull impianto e inquinamento atmosferico disturbo interno al sito consumo risorse emissioni gas serra disturbo consumo risorse, gestione sostanze chimiche, inquinamento atmosferico, gestione sostanze chimiche, possibile effetto domino e inquinamento, disturbo interno/esterno al sito inquinamento atmosferico, gestione rifiuti consumo risorse gestione sostanze chimiche 12
Disalcolazione Turboalternatore e condensatore consumo acqua, consumo olio lubrificante, rumore Produzione vapore scarichi idrici sostanze, chimiche per addolcitore Tabella 7 tipi di impatto ambientale consumo risorse, gestione rifiuti, disturbo interno al sito, disturbo interno al sito consumo risorse, gestione sostanze chimiche Tutti gli impianti di trattamento termico necessitano di efficaci e complessi sistemi per purificare i fumi prodotti che sono accompagnati da sostanze da ridurre drasticamente. I pericoli che possono derivare da un processo di gassificazione sono dovuti alla presenza di fosforo e azoto, nella biomassa d origine agricola, per la capacità di dare fosfina e ammoniaca. Termodinamicamente il processo di gassificazione non è così riducente da permettere la formazione di questi composti. Durante l esercizio dell impianto, l analisi chimica della fosfina nel gas di sintesi uscente da un processo di gassificazione, mostra che questa sostanza non è presente a livelli pericolosi (>0,267g/Nm3), e la presenza di un catalizzatore di nickel assicura che la concentrazione di ammoniaca sia inferiore al limite di tolleranza (50 ppmv) nei fumi di uscita. Le ceneri che si formano durante i processi di trattamento termico della biomassa, sono un successivo punto da considerare in una valutazione ambientale, poiché contengono metalli pe-santi, come rame, nickel, zinco che da una parte possono formare liquame dannoso per le falde sotterranee quando le ceneri sono aggredite dagli agenti atmosferici, dall altra non sono in concentrazione interessante per chi lavora sul recupero dei metalli. Nei processi termici si ha la formazione sia di ceneri volatili (fly ash), che escono con il gas e sono le più inquinanti perché contengono la maggior parte degli elementi indesiderati, sia di quelle che rimangono sul fondo dell impianto (bottom ash). Normalmente le ceneri volatili sono separate dal gas a secco mediante ciclone e filtri a sacco per evitare il problema di acque di scarico da trattare ulteriormente. Va tenuto presente che il problema delle ceneri è importante se la biomassa trattata proviene da rifiuti urbani che, come tali hanno un tenore di ceneri anche 10 volte quello della biomassa di origine forestale o agricola. Restano i problemi concernenti il rumore dei macchinari che può rappresentare un importante inquinamento acustico. 2.9.2 ANALISI DEI FATTORI DI RISCHIO Il principale fattore di rischio è riconducibile al fatto che la costruzione d impianti di trattamento di biomassa sia accompagnata da una scarsa informazione e che la popolazione locale sia influenzata in maniera negativa, facendo proprie tesi che non hanno corrispondenza a com è realizzato l impianto. Per fronteggiare questo problema, occorre informare gli interessati su qual è il guadagno in termini di tutela dell ambiente, per esempio in termini di non incremento della concentrazione d anidride carbonica nell atmosfera, data la caratteristica della biomassa di restituire quella che ha sequestrato poco tempo prima. Bisogna anche informare delle misure prese riguardo a trasporto, immagazzinamento e pulizia del gas prodotto dal sistema di trattamento in modo da chiarire che un bene per la comunità, come ottenere energia da combustibili non fossili, è ottenuto senza disagi per la popolazione che ospita l impianto. Un altro rischio presente, sono i guasti che si possono verificare quando l impianto è in funzione, con conseguente dispersione nell ambiente delle sostanze evidenziate nell analisi dell impatto ambientale. Oltre alla predisposizione di sensori per l analisi dei gas e di altri effluenti come le acque di lavaggio, occorre anche determinare un tempo probabile di vita media per ciascun componente critico e intervenire prima che questo tempo di vita previsto sia terminato, applicando in maniera estensiva i concetti della manutenzione preventiva. Il personale deve inoltre essere addestrato a riconoscere il più presto possibile i segnali di malfunzionamento provenienti dai sensori e a intervenire di conseguenza seguendo uno schema d'intervento già prestabilito. Il pericolo d esplosione, anche se in misura minore, esiste anche per il gas di sintesi che pro- veniente dagli impianti di gassificazione; anche qui, come per gli impianti di digestione, occorre affidarsi a opportuni sensori e a personale addestrato a intervenire prontamente. 2.9.3 EMISSIONI Nella tabella successiva, le emissioni stabilite dal Decreto Ministeriale - DM 6 Luglio 2012- che danno diritto alla premialità sulla CAR di 0,03 /kwh prodotto. 13
Tabella emissioni impianti di potenza termica inferiore ai 6 MWt: 2.9.4 IMPATTO ACUSTICO Inquinanti DA DECRETO Mg/Nm3 NOx (espressi come NO2) 200 NH3* 5 CO 200 SO 2 150 COT 100 Polveri 10 Tabella 8 emissioni di legge L impianto è fornito sia per utilizzo interno in idonei locali tecnici, in container metallico, la soluzione proposta emette meno di 65 decibel a 7 m, nella relazione specifica si analizzano gli effetti dell immissione. 2.9.5 SCARTI 1. Ceneri Si produce cenere, in media pari ad un 2% della matrice secca in ingresso, ovvero sul cippato circa 42 tonnellate pari a circa 120 m 3. La cenere è un ammendante e quindi anche utilizzabile come additivo sui campi e prati eventualmente dissodati e seminati; in alternativa le ceneri si smaltiscono come rifiuti. 2. TAR e catrami sono molto contenuti, nell ordine dello 0.05 %, cioè circa 3 ton/anno. 3. Segatura del filtro è riciclabile come biomassa nell impianto stesso. 2.9.6 ASPETTI ESTETICI Il motore non presenta vincoli sotto il profilo estetico, ed è perfettamente integrabile con il territorio ed il paesaggio. L impianto può essere inserito in idonei ambienti tecnici, se esistenti, 2.9.7 VANTAGGI TECNOLOGICI LE BIOMASSE La formulazione prevista dalla Direttiva Europea 2009/28/CE per la biomassa è "la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l acquacoltura, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani"[1] Nel recente decreto del luglio 2012 è stato chiarito che, il verde pubblico, l umido della raccolta differenziata, la sansa, le vinacce, gli stocchi, la frutta e la verdura non più commercializzabili, le potature, se valorizzate a fini energetici, non sono più considerati rifiuti ma biomasse, come tali utilizzabili senza particolari autorizzazioni, che quindi, se utilizzati come matrici per produrre energia, assumono un duplice vantaggio: 1. Trasformano in ricavi energetici i costi di gestione e di smaltimento 2. Producono energia da fonti rinnovabili, con indubbi vantaggi ambientali I prodotti agricoli dedicati, se gestiti con progetti oculati e oggetto di programmi specifici che non depauperino il patrimonio agricolo e forestale, rappresentano il futuro dell energia nel medio periodo: non va infatti taciuto che gli impianti alimentati a biomasse come gli idroelettrici, a differenza di altre fonti rinnovabili, quali il sole e il vento che possono produrre solo allorquando sussiste il fenomeno specifico, sono produttivi nel corso dell anno con continuità, consentendo quindi una programmazione ed un utilizzo sostenibile. L utilizzo di questa categoria di biomasse migliora il bilancio ambientale sia perché vengono ridotte le emissioni di CO2*, sia perché la loro riproduzione è estremamente rapida nelle seguenti principali tipologie: Le fonti principali ad oggi sono: 14
1. Biomassa boschiva: gestione del bosco, bosco ceduo, abbattimenti controllati, short rotation ecc.; 2. Residui di potatura: colture agricole, potatura di verde pubblico, pulitura argini, ecc. I principali parametri da valutare ai fini della valorizzazione energetica sono: - Il Potere combustibile o potere calorifico è la quantità massima di energia che si può ricavare convertendo completamente l'ingombro unitario di un vettore energetico (la biomassa) in condizioni standard: esso misura quindi la sua validità poiché il principale problema dell'utilizzo dei vettori energetici è l'ingombro, per un solido o un liquido rappresentato dalla massa - e quindi avremo cal/kg -, mentre per un gas o un plasma corrispondente al volume - e quindi avremo cal/nm3 (normal metro cubo). - La geometria o forma, che ne misura l utilizzo o limita l utilità: di norma sono utili geometrie standard - La determinazione dei parametri di cui sopra risulta fondamentale nella scelta della tecnologia ottimale e nelle ricadute economiche del progetto. * CO2: Nella produzione di energia si propagano comunque 575 g/kwh di Anidride Carbonica ma le Biomasse, nel loro sviluppo, ne assorbono per una quantità significativamente maggiore di quella emessa in fase di valorizzazione energetica. Il risparmio di CO2 è in realtà molto significativo infatti 1 TEP prodotto con fonti tradizionali emette in atmosfera 3,7 tonnellate di CO2 mentre 1 TEP prodotto con biomasse emette in atmosfera 1 tonnellata di CO2 cioè solo il 27% rispetto alle fonti fossili. Secondo la definizione di cui sopra nel V Conto energia, le biomasse possono essere suddivise in tre grandi famiglie: 1. Biomasse vergini (Tab. A del decreto) 2. Scarti (Tab. B) 3. Rifiuti (Tab. C) Foto 1 cippato di legno 2.9.8 EFFETTI AMBIENTALI INDIRETTI Alcuni effetti ambientali indiretti, dovuti ai processi di trattamento di biomassa, digestione, incenerimento e gassificazione, per ricavare energia, sono insiti nella locazione scelta per l impianto stesso, come il cambio di destinazione da agricolo a industriale con un evidente cambiamento nella destinazione e nel godimento dell area prescelta. Vi sono problemi legati al trasporto che si evidenziano nel caso in cui la località prescelta non è raggiungibile perché decentrata, e quindi occorre allacciare l impianto costruendo strade e/o ferrovie trasformando in parte l ambiente circostante la fabbrica. Inoltre il trasporto è un attività che consuma energia, che va considerata nel redigere il bilancio energetico netto dell impianto. Questo elemento è considerato nell analisi economica qui fatta sottraendo al ricavo del- l energia venduta la spesa per il trasporto che può inoltre accrescere l inquinamento locale con la produzione di polveri sottili Un altro importante problema, relativo al trasporto, è la diffusione nell ambiente di polveri dovute alla frantumazione della biomassa trasportata. Questa può essere evitata o prendendo precauzioni come quella di coprire mediante teloni la biomassa durante la sua movimentazione, o utilizzando appropriati container. Per minimizzare in genere l impatto dovuto al trasporto, si circoscrive l area da cui proviene l approvvigionamento per l impianto, considerando al mas- simo una distanza di 100 120 km. Non di meno preoccupante è l uso di fitofarmaci per avere un alta resa di biomassa per et- taro, obiettivo essenziale se si mira a un suo uso intensivo per la produzione d energia, dati i problemi legati alla loro produzione e al loro utilizzo. Occorre che il loro effetto sulla biomassa sia ridotto moltissimo prima che 15
quest ultima sia utilizzata per produrre energia in modo da evi- tare nuovi inconvenienti. COMBUSTIBILE PER ALIMENTARE GLI IMPIANTI Le variabili da valutare sono essenzialmente due: 1. Umidità L impianto è in grado di utilizzare qualsiasi matrice organica con un tenore di umidità inferiore al 40%. Quindi la scelta tra essiccare prima o depurare o smaltire dopo è una delle scelte strategiche importanti nella definizione di un impianto. Pezzolato Energia è in grado di progettare e realizzare sia sistemi per la preparazione ed il trattamento delle biomasse in ingresso, inclusa essiccazione che utilizza con elevata efficienza parte del calore prodotto dall impianto stesso. 2. Geometria del cippato Per quanto riguarda la geometria delle matrici va detto che la pezzatura ideale è quella consigliata anche dal GSE, ovvero la G30 che ha dimensioni massime di 30 mm, mentre di contro polveri e farine tendono a soffocare l impianto: è quindi necessario dare alle matrici un minimo di consistenza e geometria. 3. Matrici necessarie per l alimentazione dell impianto per 7.500 ore L impianto ha un consumo di poco inferiore a 1 Kg di cippato al 6% di umidità con 3.000 di p.c. per produrre 1 kwh elettrico e 2 kwh termici. Quindi ipotizzando un cippato di legno da 3.000 di p.c.i ed al 6% di tasso di umidità servirà 1 kg per produrre 1 kwh elettrico e 2 kwh termici. TIPO COMBUSTIBILE POTERE CALORIFICO UNITA' DI MISURA PARI A KWh GAS METANO 8.500 Kcal/mc 10 G.P.L. 6.070 Kcal/lt 7,3 GASOLIO 8.250 Kcal/lt 9,6 MAIS 6.000 Kcal/kg 6,9 PELLETS 4.500 Kcal/kg 5,2 TRONC. SEGATURA 4.500 Kcal/kg 5,2 LEGNA 3.500 Kcal/kg 4 CIPPATO 3.000 Kcal/kg 3,5 GUSCI DI NOCCIOLA 4.200 Kcal/kg 4,9 GUSCI DI MANDORLE 4.200 Kcal/kg 4,9 GUSCI DI PRUGNE 4.200 Kcal/kg 4,9 GUSCI DI PISTACCHIO 4.200 Kcal/kg 4,9 GUSCI DI PINOLI 4.200 Kcal/kg 4,9 GUSCI DI CILIEGIA 4.200 Kcal/kg 4,9 NOCCIOLINO DI OLIVA 4.500 Kcal/kg 5,2 SEMI DI UVA 4.500 Kcal/kg 5,2 SEGATURA 3.000 Kcal/kg 3,5 TRUCIOLI 3.000 Kcal/kg 3,5 TRALCI DI POTATURA 3.000 Kcal/kg 3,5 OSSO DI PESCA 4.200 Kcal/kg 4,9 OSSO DI ALBICOCCA 4.200 Kcal/kg 4,9 Tabella 9 potere calorifero di alcune matrici Il combustibile risulta garantito fino a 20 anni attraverso produzione in proprio di legname e scarti provenienti da integrazione da terzi. 16
BILANCIO ENERGETICO Dati generali impianto Portata massa= 441 kg/h C Taglia = 200.00 kw e h Portata volume = 367 Nmᶾ/h A Ore funzionamento = 8000 h/anno Fumi densità = 1.2 kg/nmᶾ T A Energia primaria = 4977 MWh/a NO X = 400 mg/nmᶾ L 120 mg/nmᶾ η elettrico lordo = 31.8% PT = 10 mg/nmᶾ I 0.8 mg/nmᶾ η totale = 84.7% CO = 30 mg/nmᶾ Z 21 mg/nmᶾ Z SO 2 = 100 mg/nmᶾ A Biomassa legnosa COT = 100 mg/nmᶾ T Gas di sintesi O G C R Portata = 180 kg/h A η GSF = 91.29% η globale MCI = 92.75% E O Consumo = 1440 t/anno S G Consume cippato verde = 1728 t/anno S Portata massa= 367.2 kg/h Energia elettrica E Contenuto idrico= 20.0% I Portata volume = 367 Nmᶾ/h η elettrica MCI = 35.50% PCI = 15566 KJ/kg densità = 1.001 kg/nmᶾ N F Energia elettrica uscente = 202 kw e h E 3715 Kcal/kg I PCI = 5573 KJ/kg Produzione lorda da syngas = 1614 MWh/anno R Potenza termica nominale = 622 kw t h C 1330 Kcal/kg Perdite trasformazione = 2.00% A Energia primaria biomasse = 4977 MWh/anno A Energia termica nominale= 568 kw t h T Energia elettrica utile = 198 kw e h Consumo specifico biomassa = 0.90 kg s.s./kw e h T Produttività gas di sintesi = 2.04 Nmᶾ/kg s.s. O Consumo ausiliari = 17.00% O Energia termica recuperabile da syngas = 57 kw t h R Produzione netta Ee = 1313 MWh/anno R Energia termica persa = 54 kw t h I Aria E Energia uscente sottoforma di syngas = 511 kwh Energia termica η termico MCI = 57.3% Portata = 191 kg/h Potenza termica persa = 10 kw t h Diagramma 1 Bilancio Energetico Potenza termica lato motore = Incidenza = 2.00% s.s. Potenza termica lato fumi = 182 kw t h Carbone Portata = 3.60 kg/h Potenza termica netta tot = 413 kw t h Produzione = 28.80 t/anno Produzione = 3308 MWh/anno 120 kw t h 17
TECNOLOGIE PER LA LAVORAZIONE DELLE BIOMASSE Pezzolato Energia ha messo a punto con un primario partner del settore alcune tipologie di impianti per la preparazione e il trattamento della biomassa. L azienda è in grado di progettare e realizzare progetti di filiera completi sotto il profilo agronomico o silvicolo, tecnologico, strategico e organizzativo, dal supporto alla realizzazione di progetti di valorizzazione del bosco, alla short rotation, fino a piani agricoli ed agro energetici dedicati. ENERGIA ELETTRICA E TERMICA 2.13.1 ENERGIA ELETTRICA PRODOTTA L impianto produce da contratto 200 kwe per 8.000 ore annue. L energia elettrica si può cedere a terzi, pagando ovviamente dispacciamento ed accise (di norma pari ad un 25% circa del valore del kwh) ad un prezzo che può oscillare tra i 0,10 /kwh ed i 0,15 /kwh a secondo del prezzo pagato precedentemente dal cliente a cui si cede. Si può optare per la Tariffa Omnicomprensiva cedendo tutta l energia elettrica prodotta al GSE che però pagherà solo la Tariffa riconosciuta dall Authority senza indicizzazioni per 20 anni (con un minor guadagno rispetto al regime di incentivo e vendita dell energia prodotta). 2.13.2 ENERGIA TERMICA PRODOTTA E possibile recuperare praticamente tutto il calore prodotto e renderlo in qualche modo fruibile, al netto degli autoconsumi di norma pari a circa il 15-20% utilizzati per il processo di Gassificazione (dove talvolta le temperature possono superare anche i 1000 C). Si può arrivare ad estrarre dall impianto fino ad oltre 420 kw termici da varie sorgenti ed a varie temperature. Con l esigenza da un lato di massimizzare la valorizzazione economica dell energia termica prodotta e dall altro di giustificare almeno la Cogenerazione ad alto rendimento (CHP) o meglio il teleriscaldamento (maggiormente premiato). Il calore nell impianto può essere estratto tramite scambiatori che possono utilizzare fluidi differenti (aria, acqua o olio diatermico) e quindi può generare sia un unica fonte termica integrando tutte le singole fonti (raffreddamento syngas, raffreddamento olio lubrificante, raffreddamento acqua del radiatore, raffreddamento fumi scarico, ecc.), sia con fluidi differenti per tipologia (acqua, vapore, aria, olio, ecc.) e per temperatura (da400 fino a 30 ). Inoltre con un gruppo ad assorbimento si può generare in modo efficiente il fresco (1 kwtermico = 860 kcal o 860 Fr). Il termico può essere utilizzato come tale per teleriscaldamento, calore di processo ed altro, oppure utilizzato per essiccare le matrici. 2.13.3 FONTI TERMICHE: Tale energia termica proviene da diverse potenziali fonti termiche nell impianto. Per estrarre energia termica è necessario interfacciare con sezioni dell impianto idonei scambiatori. E possibile arrivare fino ad un rapporto pari ad oltre 200% con alcune modifiche progettuali. Le normali fonti di prelievo termico sono: 1. Il raffreddamento delle camicie e dei pistoni (prima del radiatore) che può quindi fornire un calore a medio-bassa temperatura, attorno ai 90. E innovativo il prelievo del calore non dal radiatore che ha già perso alcuni gradi. 2. Il raffreddamento dei fumi di scarico composto da uno scambiatore (di norma aria-acqua), fornisce calore ad alta temperatura, tra 380 e 400. 3. applicazioni industriali 18
2.13.4 UTILIZZI POSSIBILI DELL ENERGIA TERMICA SVILUPPATA L energia termica sviluppata può essere utilizzata per vari scopi: 1. Cogenerazione che consente di accedere a un regime autorizzativo semplificato: si utilizza per riscaldamento in proprio, calore di processo, acqua calda sanitaria, essiccazione, ecc. 2. Teleriscaldamento, che vuol dire ceduto a terzi, con una rete dedicata. Nel settore delle costruzioni i consumi termici variano significativamente a seconda dell anno di costruzione e della classe energetica di appartenenza, di seguito una tabella riassuntiva dei consumi in kwt annui per m3. Ad esempio una costruzione di 300 m3 (ovvero circa 100 m2) in classe A consuma 4236 kwt/annui e quindi se lo spalmiamo su circa 3.500 ore vuol dire un consumo di circa 1,2 kwh costanti nei 5-6 mesi di riscaldamento. La stessa costruzione in classe E consuma 21.174 kwt/annui e spalmato su 3.500 ore vuol dire un consumo di circa 6 kwh costanti cioè oltre 5 volte. Si ricorda che mediamente ogni 10 kwt equivalgono ad 1 l di Gasolio. Classe kwh/m3 Fino anno Classe A 14,12 oggi Classe B 28,23 2011 Classe C 42,35 2009 Classe D 56,46 2006 Classe E 70,58 1990 Classe F 84,69 1980 Classe G oltre 85 1970 Tabella 10 classe energetica degli edifici e consumi termici Si ricordi che tutti gli investimenti in efficientamento energetico di edifici sono soggetti ad un credito di imposta fino al 55% della spesa. 1. Per trattamenti o essiccatura della Biomassa: Per essiccare è necessario avere calore sotto forma di aria calda e quindi si presta al meglio il calore residuo che il syngas, in uscita dalla sezione di raffinazione, presenta ancora in quantità adeguata. Il calore necessario a tale scopo dipende dalle caratteristiche della biomassa e pertanto può risultare sufficiente, in esubero o insufficiente, nel qual caso si potrà recuperare il calore residuo dei fumi. 2. Per calore di processo: Il calore può essere fornito sotto forma di acqua calda o vapore a diverse temperature e pressioni per usi industriali, dall essiccazione di prodotti alle lavanderie, dal settore alimentare alle cartiere. NB L energia termica in eccesso soprattutto nei mesi estivi può essere utilizzata per produrre fresco con un chile ad assorbimento o per produrre altra energia elettrica con l ORC. Foto 2 impianto di Teleriscaldamento 19