Gestione delle biomasse e dei processi per

la produzione di energia

Progetto e sviluppo di un impianto

di biogas integrato in un'azienda

agricola

Bucci A., Casiraghi S., Frontera A., Noia D., Oliviero R.,

Sozzi F., Stern A., Tononi G.

Situata nel territorio della Lomellina (vocazione risicola)

Lombardia

Piemonte

Diversificazione dell’attività agricola (allevamento, agriturismo)

Forme partecipate

con aziende di lavo-

razione orticole e sta-

bilimento produzione

biodiesel

- L’azienda -

ha %

Spinacio 4.90 0.94

Prato polifita 0.27 0.05

Vigneti 0.97 0.19

Riso 223.59 42.69

Altri seminativi 0.05 0.01

Terreni a riposo 13.66 2.61

- Coltivazioni -

ha %

Frumento tenero 70.92 13,54

Colza 48.11 9.18

Sorgo da granella 22.85 4.36

Mais insilato 89.40 17.07

Mais granella 6.68 1.28

Pomodoro da industria 42.41 8.10

524 ettari dedicati ai seminativi

A scorrimento 561

A goccia 62

Aspersione (pivot) 172

Golena non irrigabile 290

Superficie irrigabile ha

- Irrigazione -

Scrofe 480 180

Verri 6 200

Scrofette 50 60

Svezzamento 1.150 15-20

Magronaggio 1.150 30-35

Grassi 2000 100

Capi n° kgp.v.

- Allevamento -

4.836 capi ~352 tp.v

Vacuum system 50%

Lavaggio interno 25%

A soglia di tracimazione 25%

Sistema di evacuazione

Attuale ammodernamento delle strut-

ture di allevamento (riduzione acque

di lavaggio e convogliamento diretto

dei reflui all’impianto di digestione

anaerobica)

~23.800 m3/anno

(~5.200 m3 acque di lavaggio)

Stoccaggio in lagoni

- Schema impianto -

Parametri

Potenza 999 kW

Digestori 2 bi-stadio

Processo Mesofilia

Portata giornaliera 156,5

Carico org. vol. 1,79

% SS in entrata 14,88

Uso del teleriscaldamento per il recupero

dell’energia termica

Flusso in entrata annuale t/anno Ettari %

Insilato di mais 10.725 165 46,62

Insilato di triticale 8.349 165

Reflui allevamento suini 23.800 t 53,38

1° - Studio fattibilità Master

- Schema impianto -

Flusso in entrata annuale t/anno Ettari %

Insilato di mais 6.250 ~100-110

43,28 Insilato di triticale 4.500 ~140-160

Insilato di sorgo 2000 ~30-35

Insilato di buccetta di pomodoro 1.000 t 3,39

Glicerina 710 t 2,41

Reflui allevamento suini 15.000 t 50,92

2° - Progetto aziendale in corso

S.A.U. totale: 528.81 ha (30-40% richiesti per colture le energetiche)

~ 24.000 m3/anno di digestato prodotti (84.000 kg/anno N)

Comune classificato come non vulnerabile (>50% S.A.U. è in ZNV):

- 170.21 ha in zona vulnerabile (33.89%)

- 349.60 ha in zona non vulnerabile (66.11%)

- Realizzazione teleriscaldamento -

CHP

La vicinanza alla centrale di biogas di alcuni interessanti utenze di energia termica,

rende interessante la valutazione dell’utilizzo del calore prodotto dal cogeneratore,

altrimenti disperso in ambiente

- Le utenze interessate -

1. Albergo Erbatici: porzione di cascina di proprietà

dell’azienda, in ristrutturazione completa

2. Destinazione d’uso: aule didattiche, sala convegni,

stanze pernottamento

3. Superficie calpestabile: 4000 m2, volume

involucro: 14.000 m3

4. Fabbisogno energetico invernale: 631.000 kWh

Fabbisogno energetico estivo: 315.000 kWh

Acqua calda sanitaria: tutto l’anno

1. Allevamento di suini a ciclo chiuso di proprietà

dell’azienda

2. Abitazione del conduttore (ri-scaldamento + acqua

sanitaria)

3. Nursery e svezzamento suini (tappetini caldi)

4. Fabbisogno energetico invernale: 140.000 kWh

A.C.S.: acqua calda sanitaria * Con modulo recupero dai fumi

Potenza termica max recuperabile dal cogeneratore * 1.021,00 kW

UTENZE

TERMICHE

Riscaldamento Digestori (40°C) 234,00 kW

Riscaldamento + A.C.S. Albergo Erbatici 410,00 kW

Riscaldamento + A.C.S. Cascina Bellaria 100,00 kW

Dispersione della tubazione 4,00 kW

Potenza termica disponibile 273,00 kW

Mese di gennaio

- Potenze in gioco -

A.C.S.: acqua calda sanitaria * Con modulo recupero dai fumi

Potenza termica max recuperabile dal cogeneratore * 1.021,00 kW

UTENZE

TERMICHE

Riscaldamento Digestori (40°C) 118,00 kW

Condizionamento Albergo Erbatici 500,00 kW

A.C.S. Albergo Erbatici 110,00 kW

A.C.S. Cascina Bellaria 10,00 kW

Dispersione della tubazione 4,00 kW

Potenza termica disponibile 279,00 kW

Mese di luglio

- Potenze in gioco -

Costi energetici evitati (sostenuti con impianti tradizionali)

- Valutazione dei costi -

Riscaldamento invernale con caldaia a condensazione +

A.C.S. (metano) Albergo Erbatici 42.700,00 Euro/anno

Condizionamento estivo EER 3 (e.e.) Albergo Erbatici 23.300,00 Euro/anno

Bolletta energetica attuale Cascina Bellaria 35.000,00 Euro/anno

Totale 101.000,00 Euro/anno

Costo di realizzazione del teleriscaldamento

Realizzazione dello scavo e re-interro; fornitura e posa in

opera delle tubazioni; costi per la sicurezza 170.000,00 Euro

Circolatore dell'acqua calda tipo gemellare 5kW 4.600,00 Euro

Costo di esercizio della pompa di circolazione (e.e.) 7.500,00 Euro/anno

Installazione del modulo di recupero dai fumi 100.000,00 Euro

Totale 387.100,00 Euro

Parametri

EE netta vendibile a 0,28 € /kWh (10% autoconsumo) 7.552.440 kWh/anno

Ricavi annuali (teleriscaldamento incluso\escluso) 2.215.683 € \ 2.114.683 €

Rendimento motore (µEE) 40,8%

Valore attuale netto (VAN) - Saggio di sconto al 5% 9.163.312 €

Tasso interno di rendimento (TIR) 30%

Costo dell’investimento (teleriscaldamento incluso) 4.304.278 €

- Ipotesi investimento -

103 aziende contattate tra luglio e novembre 2009 (caseifici - cantine - industrie

dolciarie - market – manutenzione del verde - risiere - mulini- pastifici - forni)

- Studio biomasse presenti sul territorio -

Solo in 31 hanno rilasciato informazioni sui quantitativi di sottoprodotti e/o scarti di

matrice organica

Alcune difficoltà nel reperire le informazioni anche all’interno delle aziende stesse.

(diffidenza, non disponibili a rilasciare informazioni tecnico economiche)

Glicerina

Gomma

Patate

Cipolle

Sfalci di prato

Crocchette per cani

Siero di latte

Corteccia

Resine

Farinaccio di riso

Vinacce

Feccia

Raspi

Sottoprodotti dalla transerificazione

Sottoprodotti impresa lattiero casearia

Sottoprodotti risiera

Sottoprodotti vinificazione

Biomassa Disponibilità (t) Comune di produzione Distanza

(km)

R. corteccia e resina 40 Santa Maria della Versa (PV) 35

Siero 15 Rivanazzano (PV) 26

Scarti patate 300 Voghera (PV) 14,3

Scarti cipolle 300 Voghera (PV) 14,3

Glicerina 10000 Mezzana Bigli (PV) 1,8

Gomma 4000 Mezzana Bigli (PV) 1,8

Vinacce 350 Montaldo Bormida e Bredosa (AL) 76

Feccia 200 Montaldo Bormida e Bredosa (AL) 76

Graspi 250 Montaldo Bormida e Bredosa (AL) 76

Sfalci prato 7 Tortona (AL) 26,6

Lolla di riso 30000 Pavia (PV) 33

Crocchette per cani 460 Pieve Porto Morone (PV) 61

Farinaccio di riso 730 Mede (PV) 12,4

- Quantità e collocazione sul territorio -

Matrice (analisi lab.) %SS %SV PSPBIOGAS (m3/tSV)

Glicerina 79,68 98,09 612, 07

Scarti patate 17, 01 97,02 578,02

Scarti cipolla 9,78 98,02 432,03

Gomma 47,03 99,01 702,05

Liquame azienda 1,07 95,02 298,03

Analisi laboratorio

- Potenzialità energetiche -

ABP Test ABP Test

Matrice (dati lett.) %SS %SV PSPBIOGAS (m3/tSV)

Crocchette 88,10 90,00 435,11

Siero 6 89 742

Vinacce 26 89 120

Feccia 10 88 70

Raspi 15 97 90

Sfalci di prato 65 90 350

Lolla di Riso 87 90 530

Farinaccio di riso 11 93 530

- Potenzialità energetiche -

Insilato di mais

Insilato di triticale

Liquame suino

460

350

13

Confronto con le biomasse agricole Glicerina

Gomma

Patate

Cipolle

Vinacce

Graspi

Sfalci

1.146

811

236

103

223

173

508

Energia in kWh

prodotta (tTQ)

- Quali biomasse sono davvero interessanti? -

1. Destinazione d’uso già consolidata (fa-

rinaccio - siero - crocchette - lolla)

2. Quantità disponibili (accertate e po-

tenziali)

3. Distanze per il trasporto

4. Esistenza di un mercato (siero 600

euro/t, crocchette 100 euro/t, farinaccio

105 euro/t)

5. Caratteristiche chimiche e fisiche (fec-

cia, corteccia e resine)

Possibili criteri di selezione Patate e cipolle: smaltite come rifiuti

speciali

Glicerina: uso energetico o industria

della cosmesi (100 euro/t)

Gomma: destinazione d’uso incerta

Vinacce e graspi: in provincia di Pavia

conferite obbligatoriamente alle distillerie

(0,5 euro/q). In Provincia di Alessandria

deroga per altri usi (fertilizzante organico)

Sfalci erbacei: smaltiti come rifiuti spe-

ciali

Impatto \ aspetti critici sottoprodotti agro-industriali:

1. Riduzione superfici agricole dedicate

alle colture energetiche

2. Potenziali biomasse a costo-zero

3. Valutazione corretto dimensionamento

impianto (trincee, pre-vasche, silos)

3. Scarsa esperienza sull’utilizzo in DA

di sottoprotti diversi da insilati-reflui

4. Attenta valutazione variabile dei costi

trasporto e resa energetica

5. Necessità di accordi specifici