Accademia dei Georgofili, 19 maggio 2011Giornata di studio

AGROENERGIE DA BIOCOMBUSTIBILI

Un esempio di impianto di p pmicrocogenerazione a biomassa per il

territorio: il progetto Modernoterritorio: il progetto Moderno

Simone Orlandini

Dipartimento di Scienze delle Produzioni Vegetali, del Suolo e dell’Ambiente Agroforestale (DIPSA) - Università di Firenze

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PresuppostiMi i i d i bi i li i i• Mitigazione dei cambiamenti climatici

• Valorizzazione delle risorse naturali• Supporto all’attività agro‐forestale e manifatturiera• Sviluppo del territorioSviluppo del territorio• Filiera corta

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Obiettivi: focus sulla regione Toscana

1) Stima delle potenzialità/disponibilità in biomasse

agrienergetiche, localizzazione sul territorio e analisi di

sostenibilità

2) Logistica per il rec pero e la mo imenta ione delle2) Logistica per il recupero e la movimentazione delle

biomasse residuali

3) Prototipo per la microcogenerazione alimentato a

biomassa lignocellulosicabiomassa lignocellulosica

4) Analisi delle potenzialità solari (fotovoltaiche) e

3microeoliche

Biomasse agrienergeticheg gBiomasse Aspetti considerati

- potature di olivo- potature di frutteti- sarmenti di vite

- potenzialità- disponibilità

- paglie di cereali- stocchi e tutoli di mais

t hi di i l

p- sostenibilità ambientale

i i- stocchi di girasole - residui di vivai- residui di utilizzazioni forestali

- provincia- comune- area geografica

- sanse olearie- vinacce

deiezioni bovine- energia elettrica e termica da conversione

utenze abitative servibili- deiezioni bovine- deiezioni suine- mais dedicato

- utenze abitative servibili

- girasole dedicato

Potenzialità del territorio toscanoResidui di coltivazioni

superfici: dati ISTAT (provinciali) e ARTEA (comunali)+

Colture dedicatesuperfici: ARTEA (comunali)

++produttività: misure e analisi letteratura

+produttività: modelli di simulazione

disponibilità e localizzazione

obietivi perseguibili

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Carta della produzione potenziale elettrica e termica a partire dalle disponibilità in potature di coltivazioni arboree nelle p p

provincie della Toscana

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VerdeVerde BluBlu GrigioGrigio+ +

WATER FOOTPRINT

Il WF di un prodotto agricolo è il volume di tili t d t il i d di itacqua utilizzata durante il periodo di crescita 

per produrre un’unità di prodotto

Fabbisogno idrico per le colture dedicate

Primary energycarriers

Global average water footprint (l/ )(l/MJ) 

Natural gas 0.11Coal 0 16Coal 0.16Crude oil 1.06Uranium 0.09Uranium 0.09Wind energy 0.00Solar thermal  0 27energy 0.27

Hydropower 22

Potenzialità forestali del territorio seneseStima 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 ettariF1. Produzione di una carta forestale aggiornata

F2 Mi t d ll bi f t lF2. Misure a terra della biomassa forestaleF3. Analisi del grado di accessibilità

F4. Caratterizzazione delle tipologie colturaliF5. Stima georeferenziata della biomassa

l

Fasi operative

legnosa

CerreteQuerceto di

Misure a terraQuerceto di Roverella

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

F4. Caretterizzazione delle tipologie colturaliElevata disformità: dal ceduo matricinato alla fustaia

con forme di passaggio a fustaia più o meno controllateF3. Analisi della accessibilità forestale in funzione della pendenza del terreno e della viabilità

esistente Carenza di dati sufficientemente aggiornati

La filiera del recupero dei residuiLa filiera del recupero dei residui colturali

1)1) I I residuiresidui delledelle colturecolture erbaceeerbacee e e delledelle colturecolture arboreearboree))

• competizione con altri tipi di impiego

• implicazioni di ordine agronomicoimplicazioni di ordine agronomico

2)2) MacchineMacchine per per ilil recuperorecupero

3)3) LogisticaLogistica delladella movimentazionemovimentazione3)3) LogisticaLogistica delladella movimentazionemovimentazione

• Il carrello agricolo

Lo scarrabile• Lo scarrabile

4)4) StoccaggioStoccaggio

Potenziale dit d lsequestro del

carbonioper unita’ disuperficiesuperficie

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 UEnegli 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 – September2003. Special Pubblication Ispra 2004 N.72

Contenuto di carbonio organicog

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 attraversol’apporto dei residui colturali

Dipende da:• Intensità di lavorazione richiesta dalla coltura

l apporto dei residui colturali

• Intensità di lavorazione richiesta dalla coltura• Quantità di residui prodotti

• Coef. isoumico dei residui (% di humus stabile formato per unità di t )sostanza secca)

Residuo Coef. Isoumico

Paglia di cereali (frumento, orzo) 0.15 ‐ 0.2

Residui di girasole 0.2

Stocchi di mais 0 12Stocchi di mais 0.12

Es Le paglie di cereali possiedono almeno l’85% diEs. Le paglie di cereali possiedono almeno l 85% disostanza 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

q p g p g

La filiera del recupero dei residui colturali

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Macchine per il recupero dei residui colturaliTrincioraccolta con 2

macchine e 2 operatori RotoimballaturaTrincioraccolta con 1

operatoreRaccolta e concentazione

trinciatura in testata

Scarrabili trasportabili da camion o trattori

Lo stoccaggio

Costi di riferimento:

- stoccaggio cereali 1.5 – 2.5 €/q anno - terminal cippato 1 €/m3 sfuso (circa 0.25 €/q)

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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 NEWCOMENPiglet NEWCOMEN

Potenza termica di 1-3 kWePossibilità di organizzare il sistema in clusterg

La radiazione solareStima 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 20112) Verifica dati satellitari con dati a terra (in corso)3) Post-elaborazione dati satellitari per includere effetto DTM e inclinazione del piano (in corso) ) p p ( )4) Producibilità energetica

Il ventoStima velocità del vento a 18 metri e

producibilità energetica

Il vento

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.p

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: htt // i t/http://www.agroenergia.net/