Efisio A. Scano

Il Piano regionale delle biomasseLe biomasse residuali

Cardedu 1 luglio 2014

Produzione di energia elettrica da biogas, RSU e biomasse solide nell’Europa a 27

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30,332

2,054

17,208

2,047

70,775

2,26

35,922

3,404

18,349

2,208

73,909

2,522

TW

h

Europa 2011 Italia 2011

Biogas

Rifiuti Solidi Urbani Biomasse

Solide

Fonte: 12th EurObserv’ER Report 2012 “The state of renewable energies in Europe”

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Tasso di dipendenza energetica nell’Europa a 27

Fonte: http://www.eunews.it

Evoluzione dell’importazione e della produzione di energia primaria in Italia

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2006 2007 2008 2009 20102011

2012

En

erg

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tep

ImportazioneProduzioneProduzione da rinnovabili

Fonte: AEEG Relazione annuale, Marzo 2013

L’apporto delle biomasse al fabbisogno energetico

0,0

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Fonte IEA, Key World Energy Statistics, 2011

Il potenziale delle Biomasse in campo energetico

Stime ottimistiche affermano che nel 2050 esse arriveranno a coprireil 35 % della richiesta di mondiale energia con un contributo pari a4700 Mtep/anno

In Europa, attualmente sono prodotti 120 Mtep/anno da fontirinnovabili di cui 40-50 Mtep/anno da biomasse

Sono stati realizzati diversi impianti di cogenerazione eteleriscaldamento nel centro e nord Europa

In Germania Impianti per la produzione di biogas

In Francia impianti per la produzione di biodiesel e bioetanolo

In Gran Bretagna impianti per la captazione del biogas dallediscariche

In Svezia e Austria impiego massiccio del legno nel riscaldamento

Le biomasse danno la possibilità di generare energia elettrica e termica concontinuità, caratteristica di estremo interesse per i gestori delle reti elettrichee per gli investitori.

Le biomasse, a differenza delle fonti eolica e solare, comportano costi diesercizio più elevati, determinati dalla necessità di fornire, con continuità, lamateria prima agli impianti.

Vantaggi e svantaggi dell’impiego delle biomasse

L’impiego delle biomasse contribuisce a ridurre l’impatto sulle reti didistribuzione, dovuto attualmente ad un’elevata quota di energia prodotta dafonti non programmabili, e consente di stimare con precisione l'energiaproducibile e, di conseguenza, i ritorni economici degli investimenti.

L’uso delle biomasse a fini energetici è stato ed è tuttora oggetto dicontroversie e polemiche, soprattutto per quanto riguarda l’impiego di specievegetali di interesse alimentare e di terreni agricoli.

La Disponibilità di Biomasse

La problematica più critica è rappresentata dall’approvvigionamento dellebiomasse a causa della stagionalità, della competizione con altri settori edelle elevate superfici coltivabili necessarie

Perché lo sfruttamento delle biomasse risulti sostenibile è indispensabileche il territorio da cui si ricava la materia prima presenti caratteristiche diproduzione concentrate, per contenere i costi di raccolta e trasporto agliimpianti

I residui agricoli ed i sottoprodotti delle diverse trasformazioni industrialipossono rappresentare dei feedstocks disponibili sull’intero territorioregionale

Lo scenario regionale*

* Fonte Piano d’azione per le Energie rinnovabili in Sardegna – Piano delle biomasse

L'obiettivo di ogni regione è espresso dal

Fattore “O” = (FER-E + FER-C) / CFL

Il Fattore “O” misura l'attuale contributo delle energie rinnovabili, al consumo finalelordo. In Sardegna, risulta pari al 4,86%.

Il valore di riferimento finale dei CFL al 2020 è ottenuto come regionalizzazionedell'obiettivo nazionale (32.227 kTep) dettato dal PAN 2010 ed è pari a ca. 3.746 kTep.

Dove (FER-E) rappresenta il Comparto Elettrico, (FER-C) il Comparto Termico, CFL ilconsumo finale lordo

Fattore “O” 2020 = 15 % Fattore “O” limite 17,8 %

Lo scenario regionale*

* Fonte Piano d’azione per le Energie rinnovabili in Sardegna – Piano delle biomasse

STRATEGIA 6 – BIOMASSA-Predisporre il Piano Regionale delle biomasse a scopo agro-energetico con la finalità di:

• Favorire l’impiego di biomassa residuale;

• Individuare i macrobacini di alimentazione delle biomasse di origine agricola ezootecnica;

• Valutare la massima potenza installabile nel territorio regionale nelle diverse areesecondo criteri di sostenibilità tecnico-economica tenendo conto degli impianti giàinstallati;

• Privilegiare l'alimentazione da colture agricole dedicate in filiera corta escludendoalimentazioni con provenienza extra-regionale (l'implementazione di un sistema diapprovvigionamento delle biomasse che sia sostenibile da un punto di vistaeconomico-finanziario ed ambientale -bilancio complessivo delle emissioni);

Lo scenario regionale*• Privilegiare gli impianti di piccola e media taglia distribuiti nel territorio e finalizzati

all'autoconsumo energetico degli utenti ed al rilancio del settore agricolo regionale;

• Fissare i criteri tecnico-economici da seguire nell'elaborazione dei progetti di impiantia biomasse necessari per ottenere il provvedimento di autorizzazione unica ponendoquale elemento inderogabile l'implementazione di un sistema di approvvigionamentodelle biomasse che sia sostenibile da un punto di vista economico-finanziario edambientale (bilancio complessivo delle emissioni);

* Fonte Piano d’azione per le Energie rinnovabili in Sardegna – Piano delle biomasse

STRATEGIA 7 – COMPARTO TERMICO (FER-C) - Porre in essere le iniziative volte adincentivare la produzione di energia termica da fonte rinnovabile. Le analisi svoltenegli scenari del Piano hanno messo in evidenza che la produzione complessiva dienergia rinnovabile è squilibrata sul settore elettrico (90%) rispetto a quellotermico (10%). Devono essere poste in essere pertanto delle iniziative tese ariequilibrare il rapporto tra FER-E e FER-C, almeno nelle proporzioni descritte nelloscenario O2, cercando di coordinare per quanto possibile le azioni già intraprese permassimizzarne l'efficacia. Per quanto specificamente attiene alla Biomassa ènecessario:

• favorire l’uso diretto della biomassa per la produzione di energia termica;

• nello scenario O2, garantire 28,93 kTep da uso diretto termico di biomassa.

Lo scenario regionale*

* Fonte Piano d’azione per le Energie rinnovabili in Sardegna – Piano delle biomasse

STRATEGIA 8 – EFFICIENZA ENERGETICA E RISPARMIO. Al fine di raggiungere gliobiettivi di scenario è ineludibile puntare non solo alla massimizzazione delnumeratore della frazione obiettivo (O), ma anche alla riduzione sensibile deldenominatore, ossia i Consumi finali Lordi (CFL). Attraverso l’introduzione di azionimirate a favorire sia il risparmio, sia l’efficientamento energetico è possibilecontribuire ad abbassare i CFL. Nel caso specifico della biomassa, introdurreincentivi concretamente rivolti a favorire lo sfruttamento della quota termica delcalore utile, derivante dagli impianti di cogenerazione, sarebbe un contributo realein tale direzione.

Lo scenario regionale*

* Fonte Piano d’azione per le Energie rinnovabili in Sardegna – Piano delle biomasse

Tipologia Paglie Agrumi e

Frutteti

Potaturevite

Potature Olivo

Manutenz.verde

Forestaz.Arboric.

Scartiind legno

Scarti carciofo

t/anno 144.307 44.017 113.780 46.044 34.641 332.826 62.855 180.671

Tipologia Scarti Pom.

Scarti vinif.

Scartisansa

Nocciolino oliva

Acque di vegetaz.

Sieroe scotta

ScartiMacell.

Lana

t/anno 56.910 12.930 18.046 2.696 13.863 123.269 7.492 1.308

Tipologia FORSU RefluiZootec.

Oli frittura

FanghiDepuraz.

ColtureDedicate

(Imp.esist.)

Previs.ioniSorgo

PrevisioniCardo

t/anno 79.289 4.174.321 2.513 67.027 234.860 443.980 128.867

Biomasse totali 6.326.512 t/anno

Le biomasse residuali di derivazione agricola e industriale consentono disuperare gli svantaggi tipici dell’impiego delle biomasse in termini diimpegno del territorio e competizione con le produzioni agricole destinate alsettore alimentare.

L’impiego delle biomasse residuali derivanti dal settore agricolo e industrialea scopo energetico consente di trasformare materiali di scarto, per i qualioccorrerebbe affrontare le procedure ed i costi di smaltimento, in fontienergetiche.

L'uso di biomasse residuali contribuisce alla quota di produzione di energiada fonti rinnovabili necessaria per il soddisfacimento degli impegniinternazionali e riduce la dipendenza dalle importazioni di combustibilifossili.

L’impiego delle biomasse residuali

Valutazioni per l’impiego delle biomasse residuali

Conoscenza della disponibilità e della tipologia delle biomasse presenti nelterritorio di interesse.

Stima delle potenzialità energetiche e dei vincoli che ne possono influenzarel’impiego.

Stima comparativa dei costi di acquisto, approvvigionamento e stoccaggio.

Scelta della tecnologia da impiegare e determinazione della potenzainstallabile.

Scelta della configurazione impiantistica più adatta.

Verifica delle possibilità di connessione alle reti di trasporto e distribuzionedell’energia.

Analisi economica e finanziaria dell’investimento.

Metodologia di indagine

FASE 2

Stima delle quantità e valutazione dell’attuale riutilizzo, a scopo energetico enon.

FASE 1

Indagine conoscitiva per l’acquisizione di informazioni generali relative allediverse attività presenti nella regione che originano biomasse residuali.

Biomasse residuali considerate

Residui del settore agricolo

Residui del settore forestale

Residui del settore zootecnico

Residui di lavorazioni agroindustriali

Residui delle lavorazioni del legno e affini

Bacini per l’approvvigionamento di residui agricoli

B.1

B.2

B.3

B.4

B.5

Bacino

Residuo prodotto tal

quale(t/anno)

Potenza elettrica

(MWe)

B.1 21.445 3,8

B.2 9.523 1,6

B.3 23.560 4,1

B.4 16.233 2,8

B.5 22.825 4,0

Fonte: Rapporto IGEAM per conto di Sardegna Ricerche

B.1

B.2

B.3

B.4

Bacini di approvvigionamento di reflui zootecnici

Totale Sardegna *290.000 capi bovini 285.000 capi suini, per un totale di 5.000.000 t/anno di reflui

Produzione Potenziale

95.490.000 Nm3 biogas/anno

Totale quattro bacini principali **Bovini 172.343

Suini 108.444

Produzione Potenziale

51.137.102 Nm3 biogas/anno

Fonti: *Progetto Agribiogas ** Rapporto IGEAM per conto di Sardegna Ricerche

Lo scenario regionale

Potenziale Biogas

Tipologia Ind. CaseariaScarti di

macellazione FORSU RefluiScarti colt.

CarciofoScarti Colt. Pomodoro

Colture Dedicate Totale

MW Inst. 1,42 0,37 4,96 111,07 14,02 4,42 21,13 157,38

Potenziale Termochimico

Tipologia Paglie

Potatura Agrumi e

fruttetiPotatura

vitePotatura

olivoManuten.

VerdeForestali+Arboric.

Scarti Ind.

Legno

Scarti Vitic. ed

Enol.Scarti

nocciol. Sanse Totale

MW Inst. 78,11 15,60 42,70 16,9 4,17 115,77 41,50 2,89 1,58 8,26 327,48

19,74%

3,24%

1,72%

2,99%

32,77%

8,91%

4,58%

21,82%1,84% 2,40%

Residui colturali del carciofo Residui colturali del pomodoroResidui vitivinicoli Scarti di macellazioneSiero di latte ovino Fanghi di depurazioneManutenzione del verde FORSUAcque di vegetazione Sanse denocciolate

Lo scenario regionale

Biomasse residuali per macrocategorie

86,57%

8,41%

4,87% 0,16% Reflui zootecnici

Residui agricoli

Residui agroindustriali

Scarti di macellazione

52,60%

26,74%

14,72%

5,50% 0,43% Industria latt/casearia

Industria del legno

Industria olearia

Industria enologica

Industria del pomodoro

30,85%

24,64%19,43%

9,72%

7,86% 7,51% Residui colturali carciofo

Paglie

Potature vite

Residui colturali pomodoro

Potature ulivo

Potature frutteti

Potenziale energetico

Processi Biochimici (BIOGAS)

Processi Termochimici

0 150 300 450 600 750 900

Industria lattiero/casearia

Scarti di Macellazione

Reflui zootecnici

Scarti di carciofo

Scarti di pomodoro

GWh/anno

0 100 200 300 400 500 600 700

Paglie

Potature frutteti

Potature vite

Potature ulivo

Residui industria del legno

Residui industria enologica

Residui industria olearia

GWh/anno

Risvolti ambientali della valorizzazione energetica delle biomasse residuali

Processi Biochimici

Processi Termochimici

Digestato Residui di processo

Upgrading del biogas H2S NH3 CH4

Residui di processo Ceneri

Stoccaggio delle biomasse Reflui liquidi

Emissioni di particolato Potassio, Zolfo, Cloro, Calcio, Zinco

Ceneri volatili

Lo studio di un’installazione a biomasse residuali per la produzione dienergia comporta la valutazione:

del consumo di altre risorse (acqua e territorio)

degli impatti esterni ed interni sul sito prescelto

dell’emissione di gas serra

del possibile inquinamento atmosferico

della produzione di reflui da trattare

della collocazione dei residui di processo (ceneri e digestato).

Risvolti ambientali della valorizzazione energetica delle biomasse residuali

I benefici ambientali ed economici sono notevoli e rappresentatisostanzialmente da:

o riduzione del consumo di combustibili fossili

o riduzione delle emissioni di gas serra

o riduzione del volume delle discariche

o avvio allo smaltimento di materiali stabilizzati

o sfruttamento integrale delle materie prime destinate alle trasformazioniagroindustriali

o possibilità di produrre energia autonomamente nei siti di localizzazionedelle unità produttive agricole e industriali.

Risvolti ambientali della valorizzazione energetica delle biomasse residuali

Conclusioni

Le biomasse residuali, che in larga parte confluiscono attualmente al sistema digestione dei rifiuti, sono state considerate risorse energetiche.

La riclassificazione delle biomasse residuali, finalizzata alla valorizzazioneenergetica, può consentire il risparmio di risorse energetiche di origine fossile,la riduzione globale delle emissioni di Biossido di Carbonio e la progressivariduzione dei volumi di rifiuti da destinare allo smaltimento in discarica.

La valorizzazione energetica delle biomasse derivate da residui agricoli oagroindustriali è subordinata alla caratterizzazione chimico-fisica edenergetica e alla validazione degli impianti utilizzabili, allo scopo sia dimassimizzarne il beneficio energetico e quindi economico, sia di minimizzarnegli impatti sull’ambiente.

Conclusioni

La valorizzazione energetica delle biomasse residuali in Sardegna puòessere realizzata attraverso la digestione anaerobica e la combustione.

Le biomasse residuali in Sardegna sono in grado di fornire un contributopari a circa il 7% al soddisfacimento dei consumi energetici finaliconsolidati nel 2011.

La valorizzazione sostenibile delle risorse individuate è subordinata allavalutazione e alla gestione razionale delle problematiche ambientaliconnesse con i processi di conversione energetica.

È possibile realizzare impianti, anche su piccola scala, e localizzarliall’interno dei bacini nei quali si ha una adeguata disponibilità di risorse.

Le biomasse residuali possono contribuire alla creazione di un modello digenerazione energetica diffusa, integrato nei contesti specifici e largamenteaccettato dalle comunità locali.

Grazie per l’attenzione !