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Dipartimento di Energetica “Sergio Stecco”Dipartimento di Energetica “Sergio Stecco”

Workshop – 29 Settembre 2003Workshop – 29 Settembre 2003

L’impiego energetico della biomassa: L’impiego energetico della biomassa: scelte tecnologiche escelte tecnologiche evantaggi ambientalivantaggi ambientali

Silvia Maltagliati Dipartimento di Energetica “S.Stecco”

Università di Firenze




BIOSIT

Strumento di pianificazione energetica su base Informativa Territoriale per la riduzione delle

emissioni di Gas serra tramite l'uso di biomassa

Finanziato dalla Commissione EuropeaLIFE-Environment demonstration projects

PARTNERSHIP

DE - Dipartimento di Energetica "S.Stecco”Università di Firenze coordinatore

DEART - Dipartimento Economico Agrario Risorse Territoriali Università di Firenze

ETA - Energia, Trasporti, Agricoltura (S.R.L. Firenze)




Obbiettivo generale del progetto è lo sviluppo di uno strumento innovativo su base SIT (Sistema Informativo Territoriale) per pianificare la gestione delle risorse di biomassa ad uso energetico in Toscana con i seguenti obbiettivi specifici

Obbiettivi e scopi del Progetto

1) Promozione e sviluppo sostenibile (*) degli impianti a biomassa;1) Promozione e sviluppo sostenibile (*) degli impianti a biomassa; 2) Riduzione delle emissioni di inquinanti atmosferici e di CO2;2) Riduzione delle emissioni di inquinanti atmosferici e di CO2; 3) Valorizzazione del territorio e recupero dei terreni abbandonati;3) Valorizzazione del territorio e recupero dei terreni abbandonati; 4) Miglioramento della gestione dei terreni agricoli e forestali;4) Miglioramento della gestione dei terreni agricoli e forestali; 5) Integrazione tra aree rurali ed urbane.5) Integrazione tra aree rurali ed urbane.

Requisito di esportabilità del prodotto ad altre Regioni o altre aree

(*) economicità ma soprattutto sostenibilità ecologica




Partnership

ETA - Energia, Trasporti, Agricoltura (S.R.L. Firenze)

Esperta in attività di R&D e disseminazione internazionale relative alle

risorse rinnovabili e all’ambiente

DE - Dipartimento di Energetica, Università di Firenze

Esperto in sistemi energetici: ricerca, applicazioni e didattica.

- analisi energetica (incl. Ottimizazione termodinamica dei cicli)

- otimizzazione dei componenti impiantistici

- analisi impatti ambientali

DEART - Dipartimento Economico Agrario Risorse Territoriali , Università di Firenze

Esperto in economia e politica agraria, forestale e montana, : ricerca e didattica

- mercato regionale, nazionale ed internazionale del legno

- politica e legislazione agricola e ambientale comunitaria e regionale

- pianificazione territoriale




Situazione attuale in Italia

Dati GRTN di produzione energia elettrica da biomassa

Fonte: “Impianti a biomassa per la produzione di elettricità” Prof. Ing. G. Riva- CTI

Combustibili alternativi: Biomassa- CDR- RSU

GWh (2000)sola produzione energiaelettrica

142.8

cogenerazione 393.8TOTALE 536.6

ipotesi 6000 ore/ annoMWe (2000)

sola produzione energiaelettrica

23.8

cogenerazione 65.6TOTALE 89.4

GWh (2001) MWesola produzioneenergia elettrica

1069(2.5 t)

240-250

Dati ANPA- Osservatorio Nazionale Rifiuti per la produzione energia elettrica da RSU (e assimilati) in 33 impianti (termovalorizzazione)

GWh (2001) MWesola produzioneenergia elettrica

- 80-90

Dati dei gestori degli impianti per la produzione di energia elettrica da CDR in 11 impianti (8 operativi, gli altri in fase di costruzione o avviamento)




Situazione attuale in Italia

Censimento degli impianti a BIOMASSA esistenti e/o in costruzione

Tipologia:forni a griglia fissa e mobile (combustibili di varia umidità), forni a letto fluido: impianti a vapore (standard Rankine)gassificazione: impianti a gas, motori alternativi

Elenco:27 impianti di potenza complessiva pari a 257 MWe

(tra i 19 analizzati) MWe totali effic. ore/ anno t/ MWhetutti gli impianti 217.4 0.23 7000 1.44in esercizio > 1 anno (11) 96.1in costruzione e/ o avvio oin esercizio < 1 anno

21.3

Analisi:19 analizzati: 12 a griglia mobile, 4 a letto fluido, 1 gassificazione

Combustibile:difficoltà di reperimento di sufficienti quantità di prodottoapprovigionamento extraregionaleimpianti in esercizio: cippato di legno (9), CDR e cippato (3 impianti),sansa e cippato.....25-55 Euro/t (tal quale, con umidità anche 50%)

Fonte: “Impianti a biomassa per la produzione di elettricità” Prof. Ing. G. Riva- CTI




Articolazione del lavoro

modello di stima del potenziale energetico da biomassa

produttività di biomassa (in Toscana) applicazione della metodologia individuata tramite il modello

definizione dei bacini di raccolta tramite ottimizzazione dei costi di trasporto della biomassa all'impianto applicazione alla Regione Toscana, 19 bacini di raccolta

tecnologie di produzione di energia elettrica da biomassa

potenziale energetico e distribuzione impianti nei bacini applicazione alla Toscana

impatto ambientale algoritmo di calcolo della CO2 evitata

impatto sociale

disseminazione risultati




Azione 1: Definizione del modello di stima del potenziale energetico da biomassa agro-forestale su base GIS

Si definisce GIS un sistema informatico progettato in modo da permettere all’utente di raccogliere, gestire ed analizzare grandi quantità di dati georeferenziati, nonché applicare algoritmi di trasformazione dei dati stessi

MappeMappe

• uso del suolo (IFT)• caratteristiche del territorio

• informazioni su costi e produttività• caratteristiche fisiche della biomassa

DatabaseDatabase GISGIS

• Produttività di biomassaProduttività di biomassa• Costi di produzione e trasportoCosti di produzione e trasporto• Potenziale energetico Potenziale energetico • Impatto ambientale e socialeImpatto ambientale e sociale

tipologie di imprese




Azione 2: Stima su base GIS della produttività di biomassa in Toscana

Esempio:scarti della paglia di cereale e biomassa forestaleproduttività (tonn/km2/anno)

Tipologia delle risorse di biomassa per uso energetico Risorse attuali- Residui forestali (da operazioni silviculturali) - Residui dell’industria del legno- Residui agricoli: legnosi da potatura, erbacei da colture di cerealiRisorse potenziali- Short Rotation Forestry (SRF)- Colture energetiche (erbacee)

IFT=Inventario Forestale Toscana

(distribuzione sul territorio delle specie vegetali e delle attività)

Analisi di produttività per specie vegetale e/o attività

Produttività: tonn/km2/anno

+




Azione 3: Progettazione ed implementazione di un algoritmo di calcolo del costo della biomassa all'impianto; definizione dei bacini di raccolta

1) Implementazione nel GIS di un algoritmo di calcolo dei costi totali: produzione, raccolta, stoccaggio e trasporto dal campo al centro di raccolta

Allocation resources distance meters

0 - 10 669 10 669 - 21 339 21 339 - 32 008 32 008 - 42 677 42 677 - 53 346 53 346 - 64 016 64 016 - 74 685 74 685 - 85 355

2) Localizzazione di 19 centri di raccolta “strategici” (in base alle infrastrutture esistenti, e alle aree industriali presenti sul territorio)

3) Ottimizzazione dei costi di trasporto dalle zone di produzione ai 19 centri di raccolta

Estensione dei 19 bacini di raccolta ottimali




Azione 4: Tecnologie di produzione di energia elettrica da biomassa

Tecnologie diffuse per la generazione elettrica; taglia < 10 MWe

Potenza[MWe]

Tecnologie

0.25 1.5 GI + DE

1.5 2.5GI + DE

MG/ VG/ BFB + ST

2.5 10MG/ VG/ BFB + ST

GI + GT

Fonte: “Biomass Combustion and Co-Firing”, handbook, Sjaak van Loo and Jaap Koppejan, 2002




Azione 5: Stima su base GIS del potenziale energetico e della distribuzione ottimale degli impianti

Esempio:potenziale energetico dei residui forestali e agricoliGJ/(km2 anno)

metodologia

Produttività X

LHC (biomassa secca){Energia el. /unità biomassa (secca)

GJ/(km2 anno)




Azione 6: Stima dell'impatto ambientale dell’impiego energetico della biomassa

Esempio:CO2 evitata tramite l’impiego energetico della biomassa agricolatonn/(ha anno)

1 kWh elettrico= 0.58 kg CO2 [Dati ENEL 1999].

metodologia

distribuzione territoriale di energia elettrica prodotta

X




Azione 7: Stima dell'impatto sociale dell’impiego energetico della biomassa

Operators in the biomass-energy sector

85,2 to 102 (2)68,4 to 85,2 (3)51,6 to 68,4 (3)34,8 to 51,6 (4)18 to 34,8 (7)

92

Operetors in the connection sectorOperetors in the pellets sector

Occupazione (# di operatori) nel settore della raccolta e trasporto della biomassa (rosso) + produzione energia e pellets (verde)

Due comparti:

raccolta biomassa

produzione energia e pellets




Azione 8: Disseminazione risultati e utenti finali

Sito WEB

Manuale

Brochure

Pubblicazioni

Presentazione a Congressi

Regione Toscana (o altre Regioni; PER)

Comunità Montane

Aziende produttrici di energia da biomassa (localizzazione e gestione delle risorse)

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