Accademia dei Georgofili, 19 maggio 2011 Giornata di studio AGROENERGIE DA BIOCOMBUSTIBILI Un esempio di impianto di microcogenerazione a biomassa per il territorio: il progetto Moderno Simone Orlandini Dipartimento di Scienze delle Produzioni Vegetali, del Suolo e dell Ambiente Agroforestale (DIPSA) - Università di Firenze 1
Presupposti Mitigazione i i dei cambiamenti i climatici i i Valorizzazione delle risorse naturali Supporto all attività agro forestale e manifatturiera Sviluppo del territorio Filiera corta 2
Obiettivi: focus sulla regione Toscana 1) Stima delle potenzialità/disponibilità in biomasse agrienergetiche, localizzazione sul territorio e analisi di sostenibilità 2) Logistica per il recupero e la movimentazione ione delle biomasse residuali 3) Prototipo per la microcogenerazione alimentato a biomassa lignocellulosica 4) Analisi delle potenzialità solari (fotovoltaiche) e microeoliche 3
Biomasse agrienergetiche g - potature di olivo Biomasse - potature di frutteti - sarmenti di vite - paglie di cereali - stocchi e tutoli di mais -stocchi di girasole - residui di vivai - residui di utilizzazioni forestali - sanse olearie - vinacce - deiezioni bovine - deiezioni suine - mais dedicato - girasole dedicato Aspetti considerati - potenzialità -disponibilità - sostenibilità ambientale -provincia i - comune - area geografica - energia elettrica e termica da conversione - utenze abitative servibili
Potenzialità del territorio toscano Residui di coltivazioni superfici: dati ISTAT (provinciali) e ARTEA (comunali) + produttività: misure e analisi letteratura Colture dedicate superfici: ARTEA (comunali) + produttività: modelli di simulazione disponibilità e localizzazione obietivi perseguibili 5
Carta della produzione potenziale elettrica e termica a partire dalle disponibilità in potature di coltivazioni arboree nelle provincie della Toscana 6
Verde + Blu + Grigio WATER FOOTPRINT Il WF di un prodotto agricolo è il volume di acqua utilizzata t durante il periodo di crescita per produrre un unità di prodotto
Fabbisogno idrico per le colture dedicate Primary energy carriers Global average water footprint (l/mj) Natural gas 0.11 Coal 016 0.16 Crude oil 1.06 Uranium 0.09 Wind energy 0.00 Solar thermal energy 027 0.27 Hydropower 22
Potenzialità forestali del territorio senese Stima della biomassa legnosa dei boschi di querce caducifolie in aree significative della prov.di Siena I boschi di quercia coprono ampie superfici del territorio senese Le forme di governo tradizionali sono il ceduo matricinato e il ceduo composto L assortimento tradizionale è la legna da ardere; la ramaglia è lasciata in bosco Area di studio: 164121 ettari Fasi operative F1. Produzione di una carta forestale aggiornata F2. Misure a terra della biomassa forestale F3. Analisi del grado di accessibilità F4. Caratterizzazione delle tipologie colturali F5. Stima georeferenziata della biomassa legnosa
Cerrete Querceto di Roverella Misure a terra F1. Carta dei boschi di querce caducifolie (cerrete: 26732 ha; querceto di roverella: 23598 ha) F2. Misure a terra della biomassa forestale F3. Analisi della accessibilità forestale in funzione della pendenza del terreno e della viabilità esistente F4. Caretterizzazione delle tipologie colturali Elevata disformità: dal ceduo matricinato alla fustaia con forme di passaggio a fustaia più o meno controllate Carenza di dati sufficientemente aggiornati
La filiera del recupero dei residui colturali 1) I residui delle colture erbacee e delle colture arboree competizione con altri tipi di impiego implicazioni di ordine agronomico 2) Macchine per il recupero 3) Logistica della movimentazione Il carrello agricolo Lo scarrabile 4) Stoccaggio
Potenziale di sequestro del carbonio per unita di superficie La misura più efficace Final Report (2001) Working Group Sinks Related to Agricoltural Soils - ECCP
Contenuto di carbonio organico (%) negli orizzonti superficiali (30 cm) dei suoli UE R.J.A. Jones, R. Hiederer, E. Rusco, P.J. Loveland, L. Montanarella The map of organic carbon in topsoils in Europe. Version 1.2 September 2003. Special Pubblication Ispra 2004 N.72
Contenuto di carbonio organico R.J.A. Jones, R. Hiederer, E. Rusco, L. Montanarella (2005). Estimating Organic Carbon in the Soils of Europe for Policy Support European Journal of Soil Science 56, 655 671
Il sequestro di carbonio organico attraverso l apporto dei residui colturali Dipende da: Intensità di lavorazione richiesta dalla coltura Quantità di residui prodotti Coef. isoumico dei residui (% di humus stabile formato per unità di sostanza secca) Residuo Coef. Isoumico Paglia di cereali (frumento, orzo) 0.15 0.2 Residui di girasole 0.2 Stocchi di mais 012 0.12 Es. Le paglie di cereali possiedono almeno l 85% di sostanza secca x 0.2 = 1 q di paglia produce 17 kg di humus C. Gagliardini, S. Petrelli (2006). La sostanza organica, il cuore del terreno agricolo. Coldiretti.Opuscolo realizzato nell ambito del progetto Il riorientamento dell impresa agricola tramite l analisi economica L.R. 37/99
La filiera del recupero dei residui colturali 16
Macchine per il recupero dei residui colturali Trincioraccolta con 2 macchine e 2 operatori Rotoimballatura Raccolta e concentazione trinciatura in testata Trincioraccolta con 1 operatore Scarrabili trasportabili da camion o trattori
Lo stoccaggio Costi di riferimento: - stoccaggio cereali 1.5 2.5 /q anno - terminal cippato 1 /m 3 sfuso (circa 0.25 /q) 18
Prototipo microcogeneratore Caratteristiche: - potenza elettrica < 10 kwe - alimentazione a pellet o cippato - idoneo ad un utenza rurale
Stirling
Microturbine ad aria
Organic Rankine Cycle Piglet NEWCOMEN Potenza termica di 1-3 kwe Possibilità di organizzare il sistema in cluster
La radiazione solare Stima della radiazione solare a partire da dati satellitari degli ultimi 6 anni (valore medio integrale giornaliero, mensile ed annuo) 1) Archiviazione dati satellitari DSSF (LSA-SAF), periodo: marzo 2005 febbraio 2011 2) Verifica dati satellitari con dati a terra (in corso) 3) Post-elaborazione dati satellitari per includere effetto DTM e inclinazione del piano (in corso) 4) Producibilità energetica
Il vento Stima velocità del vento a 18 metri e producibilità energetica (valore medio mensile ed annuo) 1) Post elaborazione dei dati LaMMA WRF-CALMET (risol. 2 km) (periodo 2004-2007) : i dati a 75 m sono stati riportati a 18 m. 2) Elaborazione mappa di velocità del vento (valore medio annuo) 3) Confronto delle prestazioni di 4 tipologie di turbine in 4 località al fine di individuare una turbina per il calcolo della producibilità 4) Mappa di producibilità energetica (MWh/anno)
Sito WEB: http://www.agroenergia.net/ t/