Convegno e Road Show delle Tecnologie GIORNATA DELL ENERGIA PULITA Politiche energetiche ed ambientali, incentivi, finanziamenti, innovazione tecnologica per la produzione di energia da fonti rinnovabili. Fiera del Levante di Bari (Spazio 7) Venerdì 14 settembre 2007 Intervento del ING. SERGIO MARTANO Responsabile tecnico Esco Net Spa Estratto da www.promem.it
La Biomassa Filiere e Tecnologie di Utilizzo Ing. Sergio Martano Esco Net S.p.A Vi a 95 Rgt fanteria, 37 73100-Lecce www,.i t Lecce Tel. 800 902526 Fax 0832 346190 INDICE ARGOMENTI Introduzione risorsa Biomassa Definizione Filiere Biomassa Energia Descrizione Tecnologie Stato dell arte bio-energia Decisioni UE Energia & Ambiente Iniziativa Esconet in corso con impianto biomassa da legno Intervento del dott. Sergio MARTANO, Responsabile tecnico Esco Net Spa 1
Introduzione Risorsa Biomassa L interesse dell Italia verso l utilizzo delle biomasse per scopi energetici è motivato da: Importazione di oltre l 80% del fabbisogno energetico primario, di cui circa il 15% come energia elettrica; presenza di sottoprodotti e residui agricoli, agro-industriali e forestali, stimati in ~ 24 Mt/a (s.s.), da smaltire correttamente; eccedenza di superficie agricola destinata a coltivazioni alimentare, da utilizzare per coltivazioni energetiche; terreni agricoli abbandonati, pari a circa 3 MHa, con alto rischio di desertificazione e di dissesto idrogeologico; necessità di intervento di manutenzione e riconversione del patrimonio forestale, oltre 8 Mha tra altofusto e ceduo; spopolamento e alto tasso di disoccupazione di aree agricole e montane. Ener gy Service COmpany La Biomassa: Definizione Per biomassa si intende l insieme eterogeneo di materiali organici e rinnovabili, quindi non fossili, comprendente prodotti e residui vegetali ed animali. A differenza dalle altre fonti, le biomassa rappresenta una fonte energetica atipica caratterizzata da: ampia disponibilità, è considerata una risorsa locale, pulita e rinnovabile; rappresenta un grossa risorsa per l ambiente mentre contribuisce alla soluzione dei deficit energetici regionali; pluralità di usi non energetici (alimentazione, industria, zootecnia); molteplicità di opzioni energetiche (calore, elettricità, combustibili); forte radicamento nell ecosistema; significative implicazioni sociali. Il suo utilizzo va inquadrato in una visione sistemica che integri questi aspetti. Ener gy service CO mpany Intervento del dott. Sergio MARTANO, Responsabile tecnico Esco Net Spa 2
Quali Biomasse Residui agro-industriali Residui Agricoli Residui forestali Residui Agricoli Colture dedicate Rifiuti animali Rifiuti solidi urbani (solo organico) Ener gy service CO mpany L Approvvigionamento di: Quali Biomasse 2 Residui agro-industriali Colture dedicate Rifiuti solidi urbani (solo organico) Residui forestali & Agricoli Scarti da lavorazione del legno Rifiuti animali Rappresenta sicuramente la problematica più critica. Le ragioni possono essere ricondotte a: stagionalità di alcuni prodotti presenti solo in alcuni periodi; forte dispersione sul territorio forte dinamismo dei prezzi di mercato dei prodotti; incremento della domanda e competizione con altri settori; aumento del numero delle centrali a biomassa in aree relativamente vicine. Intervento del dott. Sergio MARTANO, Responsabile tecnico Esco Net Spa 3
Le Filiere Biomassa - Energia Per filiere si intende la serie di attività che vanno dalla produzione/recupero del prodotto vegetale grezzo di partenza alla produzione finale di energia. Obiettivi: risparmio di energia fossile rispetto dell ambiente (riduzione delle emissioni, conservazione del suolo, ecc. salvaguardia del tessuto sociale (mantenimento dell occupazione agricola, creazione di nuove specializzazioni, ecc). Ener gy ServiceCOmpan Le Filiere Biomassa - Energia Biomasse Fonte: SAFE Intervento del dott. Sergio MARTANO, Responsabile tecnico Esco Net Spa 4
Filiera Biomassa Lignocellulosica Con 1 kg di materiale legnoso secco : si sostituisce 0,3 kg di gasolio o 0,4 m 3 di gas naturale si producono 4-5 kwh di calore del valore di mercato di circa 30 c si produce circa 1-1,5 kwh di elettricità (in dipendenza delle tecnologie) del valore di mercato di circa 18 c al kwh (incentivazioni incluse) si produce un analogo quantitativo di pellet del valore di mercato di circa 30 c al kg Ener gy service COmpany Filiera Biomassa Oleaginosa Con 1 kg di semi possono essere operate le seguenti scelte: vendita diretta a prezzi di mercato, valore attuale 18-20 c produzione di 0,3-0,4 kg di olio non alimentare da vendere per la trasformazione in biodiesel, valore 15 c. In più va considerato il panello di estrazione, valore 10 c. Il valore dei due prodotti è quindi di circa 25 c produzione di 1,2 kwh elettrici, valore 18 c. In più vanno considerati l'eventuale recupero di calore (1,5 kwh termici) e, come sopra, il panello di estrazione. Complessivamente il valore dei vari prodotti è di circa 30 c. Intervento del dott. Sergio MARTANO, Responsabile tecnico Esco Net Spa 5
Filiera BIOGAS Con 1 tonnellata dei seguenti materiali si producono: deiezioni animali (10-20% s.s.) 30 m 3 di biogas insilati di produzioni vegetali (60-70% di s.s) 380 m 3 di biogas scarti vegetali (10-20% di s.s.) 30 m 3 di biogas Con 1 m 3 di biogas è possibile produrre: circa 2 kwh di elettricità del valore di mercato di 30 c (incentivi inclusi) circa 2-3 kwh di calore che potrebbero essere disponibili per impieghi vari Trasformazioni Energetiche Passaggio da forma solida caratterizzata da bassa densità energetica e difficile uso, a forma liquida o gassosa caratterizzata da più alta densità energetica e/o più facile uso. Tecnologie Prodotto Processi Termochimici Combustione Gassificazione Calore Gas Combustibile Pirolisi Biolio - Gas Carbone Biomassa Fermentazione Alcolica Etanolo Biochimici Digestione Anaerobica Gas Combustibile Estrazione Oli Esterificazione Rettifica Biodiesel Bio-olio Ener gy service COmpany Intervento del dott. Sergio MARTANO, Responsabile tecnico Esco Net Spa 6
La Combustione della Biomassa Tecnologia matura, affidabile e commerciale Il processo di combustione permette la trasformazione dell energia chimica intrinseca alla biomassa in energia termica, mediante una serie di reazioni chimico-fisiche. Residui lignocellulosici SRF Pellet: nuovo combustibile Costo: 0,15 0,30 /kg Consumo: 250 350 kt/a Pretrattamento Taglia impianti per EEL > 3 MW Efficienze 20% Combustione Calore (Vapore) Aria 1 2 Acqua calda Riscaldamento Energia elettrica Utenze Residenziali 3 Vapore di processo Utenze industriali La Combustione: Dispositivi I più alti livelli tecnologici negli ultimi 10 anni: Emissioni < 100 mg CO/m 3 ed efficienza da 60% a 90% circa in proporzione alla taglia. Termocaminetti Stufe a legna Termocucine Termostufe Combustibile: biomassa legnosa Recupero energetico: tramite le pareti Caldaie vettore Combustibile: cippato oppure pellet Recupero energetico: tramite fluido Intervento del dott. Sergio MARTANO, Responsabile tecnico Esco Net Spa 7
La Combustione: Dispositivi Quattro categorie differenti: Apparecchi di piccola taglia (< 35 kw t ) per appartamenti, officine, piccole unità. Caldaie di media taglia (50-1000 kw t ) per edifici pubblici e privati, laboratori piccole società. Sistemi di teleriscaldamento (>1MW t ) per comunità con o senza cogenerazione. Impianti di grande taglia fino a qualche decina di MW. Il Teleriscaldamento a biomassa Consiste in una rete di distribuzione dell acqua calda che ritorna in caldaia dopo aver ceduto parte del suo calore. 90 C 65 C Condomini Scuola Comune Albergo Chiesa Canonica Oratorio Banca Impianto di Teleriscaldamento 1 2 Singole abitazioni Singole abitazioni Caserma Carabinieri 3 Singole abitazioni Ufficio postale Intervento del dott. Sergio MARTANO, Responsabile tecnico Esco Net Spa 8
Esempio di utilizzo in Azienda Agrituristica Caldaia a cippato di legna da 115 kw Capacità stoccaggio biomassa 10 m 3 Sviluppo della rete 100 m Consumo 50 t/a per 120 giorni Consumo evitato di gasolio 15.9 t Esempio di Teleriscaldamento (Tirano) Potenza totale installata: 18 MW 2 caldaie a biomassa da 6 MW 1 caldaia di riserva a gasolio da 6 MW Fabbisogno di biomassa 12.000 t/a Consumo equiv. di gasolio 3.500 t/a Peso specifico medio della biomassa: c.a. 250 300 kg/m 3 Produzione di elettricità da luglio 2003 Capacità stoccaggio biomassa: in aree chiuse 5000 m 3, in aree aperte 40.000 m 3 Sviluppo della rete: 14,57 km - Numero di utenti allacciati: 215 Area occupata dalla centrale 15.000 m 2 Superficie coperta complessiva: 2022 m 2 Area per lo stoccaggio di biomassa: 660 m 2 Intervento del dott. Sergio MARTANO, Responsabile tecnico Esco Net Spa 9
La Gassificazione della Biomassa Processo termochimico con parziale ossidazione dei composti carboniosi ad alta temperatura in presenza di aria o/e vapor d acqua. Trasformazione del combustibile solido in gassoso con pci 900-1200 kcal/nm 3. Biomassa (Chips) Turbine a gas e cicli combinati Ossigeno Aria Purificazione gas Ciclone Scrubber Filtro a maniche sinterizzato Gas combustibile H2, CH4, CO Idrogeno Motore Vapore Celle a Combustibile Estrazione degli Oli 1 Ha produce ~ 3-4 t di semi, da cui si ricava 1 1,5 t di olio vegetale. Prodotto Principale Sottoprodotto 1 t di semi di girasole + 2,63 t di residui vegetali = 420 kg di olio grezzo + 580 kg di residui solidi = 390 kg di olio raffinato + 30 kg di residui di processo Soia (Soy) Colza (Rapeseed) Glicine max Brassic napus eifera Biocombustibili Biocombustibile liquido (Biodiesel) prodotto da oli vegetali (esterificazione) ottenuti da coltivazioni oleaginose Biocombustibile liquido (Etanolo) ottenuto da coltivazioni di piante zuccherine o amidacee (fermentazione & idrolisi enzimatica.) Ener gy ServiceCOmpony Intervento del dott. Sergio MARTANO, Responsabile tecnico Esco Net Spa 10
Il Biogas da Reflui Organici Agricoltura - Letame -SRC -Alghe - Residui agricoli Comunità -RSU - Giardinaggio - Residui alimentari - Ecc. Industria -Alimentare - Casearia - Prodotti amidacei - Saccarifera - Farmaceutica -Cosmetica - Biochimica - Cartiera - Macellazione - Ecc. Codigestione Anaerobica Elenco possibili reflui da trattare La digestione anaerobica è un processo biologico complesso, per mezzo del quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata in biogas (50-70% CH 4 ). Stato dell Arte Bio-energia: la dinamica di crescita ancora limitata nonostante la maturità delle tecnologie. Il trend attuale non consente di raggiungere gli obiettivi fissati né a livello di sostituzione di fonti fossili, né di riduzione dei gas serra. E indispensabile rimuovere le numerose barriere: Alto costo di investimento, finanziamento ad alto rischio Prezzi di cessione dell energia elettrica non rimunerativi Disponibilità ed affidabilità di fornitura della risorsa biomassa Costo del combustibile variabile e tendente al rialzo Iter autorizzativi troppo lunghi ed incerti Contesto legislativo in continua evoluzione Mancanza di filiera biomasse: domanda offerta Assenza di filiera Agricola - Industriale Accettabilità sociale Intervento del dott. Sergio MARTANO, Responsabile tecnico Esco Net Spa 11
Decisioni UE - Energia & Ambiente Primo obiettivo UE: ridurre entro il 2020 le emissioni di CO2 del 20% rispetto alle emissioni del 1990. Situazione: +13% + 20% al 2020 + 20% di obiettivo = 53% Ipotizzabile una riduzione del 33%. Manca un ulteriore 20% per raggiungere l obiettivo. Secondo obiettivo UE: produrre al 2020 il 20% dell'energia complessiva con fonti rinnovabili. Situazione: 7% + 6% al 2020 = 13%. Manca un ulteriore 7% per raggiungere l'obiettivo. Terzo obiettivo UE: aumentare l'efficienza energetica del 20% al 2020. Situazione: previsione 10% al 2020. Manca un ulteriore 10% all'obiettivo. Iniziativa Esco Net in corso con impianto a biomassa da legno. Regione PUGLIA Potenza totale 10-20 MW Fabbisogno di biomassa 13000t/a Biomassa da utilizzare: piante espressamente coltivate, residui agroflorestali, scarti industria legno (trucioli, segatura), cippato,pellet, bricchetti. Intervento del dott. Sergio MARTANO, Responsabile tecnico Esco Net Spa 12
Vantaggi Corretto impiego delle risorse boschive, corretta manutenzione del territorio riguardanti la salvaguardia antincendio, la conservazione e la tutela. Risorsa economica e sociale per la realizzazione di nuove imprese con apporti in termini occupazionali per tutta la filiera. Produzione energia elettrica e possibilità di teleriscaldamento. Quantità di CO2 emessa durante la combustione equivalente a quella prodotta durante la fase di putrefazione del legno. Contenimento dei fenomeni di inquinamento ambientale: la combustione della biomassa consente un bilancio nullo delle emissioni di CO2, in quanto la produzione di quest ultima derivante dalla combustione del legname equivale al quantitativo di CO2 assorbita dalla stessa biomassa in fase di crescita. Riduzione delle emissioni nell aria di particelle inquinanti di origine fossile (sox, CO) Sostituzione di combustibili fossili (petrolio, metano, GPL,ecc..) Rivalutazione del territorio. Intervento del dott. Sergio MARTANO, Responsabile tecnico Esco Net Spa 13
Schema a blocchi impianto TRATTAMENTO FUMI RISCALDAMENTO BIOMASSA PROCESSO TERMO- CHIMICO COMBUSTIONE PRODUZIONE CALORE PRODUZIONE ENERGIA ELETTRICA ARIA IMMISSIONE IN RETI MT-AT La Biomassa, Filiera e Tecnologia di Utilizzo Grazie per l attenzione Sergio Martano Intervento del dott. Sergio MARTANO, Responsabile tecnico Esco Net Spa 14