V.i.v.e. Vino ed Innovazioni Vitivinicole

Ecosostenibili

Cantina Sociale La Guardiense

17 aprile 2015

17/04/2015

Vito Pignatelli

ENEA, Unità Tecnica Fonti Rinnovabili

Presidente

Produzione di bioenergia per le

aziende del settore vitivinicolo

3

Consumo interno lordo di energia per fonte in Italia: confronto 2005 - 2013

Elaborazione su dati Ministero dello Sviluppo Economico - Bilancio Energetico Nazionale 2013 / ENEA - Rapporto Energia e Ambiente 2006

Consumo interno lordo di energia primaria: 197,8 Mtep

Combustibili solidi

8,60%

Idrocarburi liquidi

43,10% Gas naturale

36,01%

Fonti rinnovabili

6,83%

Elettricità importata

5,46% Combustibili

solidi

8,19%

Idrocarburi liquidi

33,73%

Gas naturale

33,18%

Fonti rinnovabili

19,55%

Elettricità importata

5,36%

Consumo interno lordo di energia primaria: 173 Mtep

2005 2013

• La bioenergia è una fonte rinnovabile continua e programmabile, che può contare su una pluralità di materie prime (biomasse residuali e/o da colture dedicate) e sulla disponibilità di tecnologie mature e affidabili:

- calore da biomasse solide

- elettricità da biomasse, biogas e bioliquidi

- biocarburanti da colture dedicate

L’importanza della bioenergia

4

Idroelettrica 45,41%

Geotermica 6,06%

Eolica 14,54%

Solare 20,45%

Bioenergia (*) 13,54%

5

Contributo % delle diverse fonti rinnovabili alla produzione di elettricità in Italia nel 2012 (%)

(*) i valori si riferiscono a biomasse, rifiuti solidi urbani (50% frazione biodegradabile), biogas e bioliquidi

Elaborazione su dati GSE, Rapporto Statistico 2012 - Impianti a fonti rinnovabili, 2013

4,4 % della produzione totale

Produzione netta totale di elettricità nel 2012: 283,1 TWh (90,2 TWh da FER)

1.505 1.958

2.709

3.587

4.499 4.675 5.107 5.257

5.966

7.557

9.440

10.832

12.487

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

9.000

10.000

11.000

12.000

13.000

14.000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

GWh

6

Produzione di elettricità da bioenergie in Italia (2000-2012)

Elaborazione su dati GSE, Rapporto Statistico 2012 - Impianti a fonti rinnovabili, 2013

Produzione netta totale di elettricità nel 2012: 283,1 TWh

4,4 % della produzione totale

7

Quando conviene la bioenergia?

Le biomasse comportano quasi sempre costi elevati di raccolta, trasporto e stoccaggio, conseguenti alla limitata densità energetica e/o al contenuto di umidità

• Convenienza economica reale solo se la biomassa è già

concentrata presso il sito di conversione energetica

• Valore aggiunto per il risparmio sui costi di smaltimento di reflui, scarti e residui di lavorazione

Vinacce esauste presso la Distilleria Bonollo di Anagni (FR)

8

Riferimenti legislativi

Il Decreto Ministeriale MSE del 6 luglio 2012 sugli incentivi alla produzione di elettricità da fonti rinnovabili definisce come "sottoprodotti utilizzabili negli impianti a biomasse e biogas ai fini dell’accesso ai meccanismi incentivanti di cui al presente decreto" (Tabella 1.A):

• Fra i "sottoprodotti provenienti da attività agricola, di allevamento, della gestione del verde e da attività forestale":

• ………… • residui di campo delle aziende agricole; • sottoprodotti derivati dall’espianto; • …………

• Fra i "sottoprodotti provenienti da attività alimentari ed agroindustriali": • ………… • sottoprodotti della trasformazione dell’uva (vinacce, graspi,

ecc.); • …………

9

Residui della filiera vitivinicola: vigna e cantina

Viti

Uva (100%)

Vinacce vergini (13%)

Sarmenti ed espianti

Potatura +

espianto

Raccolta

Pigiatura con diraspatura

Vino (74%)

Raspi (3%)

Polpe bucce e vinaccioli

Fermentazione Torchio Mosto

Fecce (4%)

In distilleria

Mosto concentrato

Reflui di lavaggio

10

I residui della viticoltura

Sarmenti (umidità 50%) + Espianti (umidità 40%) • Esiste una correlazione sperimentale lineare tra resa (t/ha) di uva e

quantità di sarmenti da potatura (t/ha):

Quantità sarmenti (t/ha anno) = 0,113 * Resa uva + 2

• Con una frequenza di espianto pari a 25 anni si ottengono 20 t/ha di biomassa da espianto

Legna da espianto (t/ha anno) = 20 t/ha * 1/25 Da 100 ha di vigneto, con una resa di 10 t/ha, si producono annualmente circa 200 t di biomassa in sostanza secca (157 t di sarmenti e 48 t di legna da espianto)

11

Disponibilità di biomasse residuali da espianto di portainnesti e potature di vite

Stima delle quantità di biomassa potenzialmente ritraibile ad ettaro da portainnesti e sarmenti di vite (Conegliano Veneto)

Terreno (piante/ha)

Kg (p.f.) / vite Stima produzione

per ha (t p.f.)

Impianti vivaistici per la produzione di talee di portinnesti

Ciottoloso (2.080-2.750)

2,15 (min. 2,0 - max. 2,3)

5,4 (min. 4,7 - max. 5,9)

Argilloso (2.780-3.700)

3,15 (min. 2,8 - max. 3,3

9,8 (min. 7,8 - max. 12,2

Sarmenti di potatura di vigneti di Vitis vinifera

Medio impasto (4.460)

1,2 (min. 0,8 - max. 1,5)

5,2 (min. 3,3 - max. 6,7)

Fonte: ENEA - Progetto BIOSEGEN, 2014

12 Fonte: MiPAAF - Progetto Biomasse ENAMA, 2012

Distribuzione con dettaglio provinciale delle potature di vite in Italia (2010)

Regioni Potature vite (t/a s.s.)

Piemonte 77.772

Valle d’Aosta 857

Lombardia 35.116

Trentino - A. Adige 20.643

Veneto 109.643

Friuli V.G. 29.364

Liguria 2.965

Emilia - Romagna 87.497

Toscana 89.062

Umbria 20.457

Marche 27.375

Lazio 35.913

Abruzzo 47.224

Molise 10.859

Campania 38.885

Puglia 215.584

Basilicata 10.251

Calabria 18.508

Sicilia 192.037

Sardegna 53.420

Totale Italia 1.123.372

13

Impianto di cogenerazione a biomasse di Calenzano della Biogenera s.r.l.

Ciclo termico • Bruciatore a griglia mobile di potenzialità in ingresso

di 5,9 MW • Caldaia a recupero ad olio diatermico da 4,5 MW • Economizzatore sul circuito olio per un ulteriore

recupero di calore

Produzione di energia elettrica • Turbogeneratore ORC a ciclo Rankine con fluido organico

con una potenza di circa 790 kWe

14

L’approvvigionamento della biomassa per l’impianto di Calenzano: un esempio di filiera locale

L’impianto di cogenerazione a biomasse di Calenzano utilizza solo biomassa di provenienza locale (in media 13.000 t/anno) sotto forma di cippato: • Potature di vigneti e uliveti (circa 2.000 t/anno)

• Materiale vegetale proveniente da interventi di manutenzione di alvei fluviali (circa 1.500 t/anno)

• Materiale vegetale proveniente da cure e diradamenti forestali (circa 8.000 t/anno)

• Residui della prima lavorazione, esclusivamente meccanica, di legno vergine (circa 1.500 t/anno)

Conferimento e stoccaggio della biomassa • Area stoccaggio biomassa legnosa pezzatura

media e grossa • Area stoccaggio cippato sotto copertura • Silo di cippato con rastrelli per dosatura ed

alimentazione impianto

15

Impianto di cogenerazione a biomasse di Reggello dell‘azienda F.lli Dispinseri S.n.c.

Caratteristiche dell’impianto

• Essiccatore • Bunker di stoccaggio biomassa • Sistema automatico di trasporto e alimentazione • Gassificatore a letto fisso equicorrente Holzenergie

Wegscheid GmBH della potenza termica di 230 kW • Filtraggio e raffreddamento gas

Cogeneratore

• Motore MAN 12V ad albero centrale a camme da 12 l, della potenza elettrica di 120 kW, con generatore sincrono Marelli e scambiatori di calore

• Funzionamento continuo per circa 7.800 ore/anno • Energia termica utilizzata per riscaldamento azienda ed

essiccamento materiale per alimentazione impianto ed altri usi (produzione pellet, briquettes, insilati ecc.)

16

L’approvvigionamento della biomassa per l’impianto di Reggello: un esempio di filiera locale

L’impianto di gassificazione di Reggello utilizza circa 1.200 t/anno di biomassa di provenienza locale sotto forma di cippato, con le seguenti caratteristiche:

• Contenuto idrico inferiore al 15%

• Dimensione media delle scaglie intorno ai 5 cm

• Assenza di polveri e scaglie sottili

Principali tipologie di biomasse utilizzate:

• Biomassa da manutenzione e ripulitura di alvei fluviali

• Potature di vigneti e oliveti

• Biomassa da operazioni di taglio e manutenzione di boschi cedui

• Potature ed abbattimenti di parchi e giardini

17

Incidenza % delle fonti rinnovabili sui consumi finali di energia in Italia

16,3

3,1

0,8

20,1

10,7

4,6

27,4

12,8

5,8

26,4

17,1

10,1

0

5

10

15

20

25

30

35

Elettricità Riscaldamento eraffrescamento

Trasporti

% C.I.L.

2005

2010

2012

Previsione PAN 2020

Elaborazione su dati GSE e Ministero dello Sviluppo Economico, 2013

18

Le rinnovabili termiche: il contesto di riferimento

• I consumi termici rappresentano la quota più importante dei consumi energetici complessivi (45% del totale)

• Le rinnovabili termiche risultano in genere più efficienti e meno costose per il raggiungimento degli obiettivi europei, e comportano benefici significativi in termini di risparmio di combustibile per il consumatore finale e per il Paese (riduzione import di combustibili fossili)

• Lo sviluppo delle rinnovabili termiche negli ultimi 5 anni è avvenuto in linea con gli obiettivi del PAN (5,4 Mtep nel 2010), ma in assenza di un quadro di incentivazione stabile e dedicato, in grado di orientare il consumatore verso le tecnologie più virtuose, come pure di un meccanismo di consuntivazione statistica puntuale

• Il Paese è ben posizionato nel segmento industriale delle rinnovabili termiche, in particolare in quello del riscaldamento a biomasse, in cui circa il 65% della tecnologia è di produzione italiana, anche nei segmenti a più alto contenuto tecnologico

19

"Costi di sistema" per la produzione di una tonnellata equivalente di petrolio (tep) di energia rinnovabile

Elaborazione su dati AEEG, Delibera 182/2012/I/FER allegato A

930

3.500

350

0

400

800

1.200

1.600

2.000

2.400

2.800

3.200

3.600

4.000

Elettricità da FER Elettricità da fotovoltaico Energia termica da FER

€

20

Consumi di combustibili e carburanti nei settori residenziale e terziario nel 2013

Elaborazione su dati Ministero dello Sviluppo Economico / AIEL, 2014

1.385

22.382

1.745

22.635

0

4.000

8.000

12.000

16.000

20.000

24.000

28.000

Gasolioriscaldamento

Metano GPL Biomasse legnose

x 1.000 t

Pompe di calore 35,4%

Geotermia 1,8%

Solare

termico 2,1%

Bioenergia 60,7%

21

Contributo % delle diverse fonti rinnovabili alla produzione e consumi di energia in Italia nel 2012

Elaborazione su dati GSE, 2014

Idroelettrica

47,3%

Geotermica 6,0%

Eolica 13,3%

Solare 20,2%

Bioenergia 13,2%

Consumi di energia termica per riscaldamento e raffrescamento

Produzione di elettricità

22

Riscaldamento con potature di vigneto (Agriturismo Calronche, Treviso)

Caratteristiche dell’impianto di riscaldamento

• Caldaia a cippato a griglia mobile della potenza nominale di 180 kW

• Energia termica erogata: 200 MWh/anno

• Consumo medio di combustibile: 90 t/anno

• Silo interrato con un volume utile di 75 m3 per lo stoccaggio del cippato

• Accumulatore termico di 2.000 litri

• L’impianto riscalda una volumetria complessiva di circa 2.000 m3

• Minirete di teleriscaldamento di circa 100 m con tre sottostazioni

Caratteristiche e provenienza del cippato di vite

• Potature di vite proveniente da 14h di vigneto aziendale e vigneti limitrofi

• I tralci di vite sono raccolti con una macchina trincia-raccoglitrice con una capacità operativa di circa 1ha/ora o 2 t/ora di sostanza fresca

• Contenuto idrico del cippato 30%, potere calorifico 3,4 MWh/t

23

Riscaldamento con potature di vigneto (Agriturismo Calronche, Treviso)

24

Riscaldamento con potature di vigneto (Agriturismo Calronche, Treviso)

Analisi costi-benefici

Consumo annuo di cippato (M30) 90 t/anno

Costo di produzione del cippato (*) circa 50 €/t

Costo annuo per la produzione di cippato (*) 4.500 €

Energia termica erogata 200 Mwh/anno

GPL sostituito circa 32.000 litri/anno

Valore economico GPL sostituito (*) circa 15.000 €/anno

CO2 evitata 50 t/anno

Investimento totale 150.000 €

Contributo regionale 67.500 €

Tempo di rientro dell’investimento 4-5 anni

(*) Valori 2012

http://www.progettobiomasse.it/it/studio.php

25

Incentivi per l’acquisto e l’installazione di sistemi di riscaldamento a biomasse o altre fonti rinnovabili

Conto Termico (Decreto Ministero Sviluppo Economico 28 dicembre 2012)

• Possono accedere agli incentivi i seguenti interventi di piccole dimensioni:

Sostituzione di impianti di climatizzazione esistenti con impianti di climatizzazione invernale dotati di pompe di calore, elettriche o a gas, che usano energia aerotermica, geotermica o idrotermica

Sostituzione di impianti di climatizzazione invernale o di riscaldamento delle serre esistenti con impianti di climatizzazione o riscaldamento dotati di generatore di calore alimentato a biomassa

Installazione di collettori solari termici, anche abbinati a sistemi di solar cooling

Sostituzione di scaldacqua elettrici con scaldaqua a pompa di calore

• Il soggetto responsabile dell’erogazione degli incentivi è il GSE

(http://www.gse.it/it/Conto%20Termico/pages/default.aspx)

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Incentivi per l’acquisto e l’installazione di sistemi di riscaldamento domestico a biomasse o altre FER

Incentivi fiscali (ecobonus)

• Detrazione fiscale del 65% per interventi di riqualificazione energetica degli edifici, ultimati entro il 31 dicembre 2015, inclusa la sostituzione di vecchi sistemi di riscaldamento con nuovi sistemi alimentati da fonti rinnovabili

• Dal 1 aprile di quest’anno è possibile inviare online la documentazione per richiedere la detrazione fiscale del 65% sul portale dell’ENEA (http://finanziaria2015.enea.it/)

• A partire dal 1 gennaio 2016, l’ecobonus scenderà dal 65% al 36%

Caldaie a cippato

• Impianti ad uso domestico per riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria

• Potenze da 20 kW fino a 300 kW

• Efficienza fino al 90%

27

I residui in cantina

Raspi + Vinacce vergini • In media, dalla spremitura dell’uva si ottiene all’incirca vino per il 74%,

vinacce vergini per il 13%, raspi per il 3% e altri scarti. Circa i 2/3 dei raspi vengono scartati, mentre il restante 33% è destinato alla distillazione

• Per quanto riguarda la percentuale di vinacce vergini, solo il 2% può essere immediatamente recuperato, mentre il restante 11% è destinato alla distillazione

Una recente stima ITABIA, realizzata nell’ambito del “Progetto Biomasse ENAMA”, ha rilevato in Italia una disponibilità su base annua di circa 134.000 t di vinacce vergini e 96.000 t di raspi di uva utilizzabili per la produzione di energia

Residui della filiera vitivinicola: distilleria

Vinacce vergini (13%)

Vinello Distillazione

Vinacce esauste (4-5%)

Raspi (3%)

Fecce (4%)

Borlande Vinellatura

Digestione anaerobica

(Separazione buccette / vinaccioli)

Essiccazione

Combustione

Tartrati Distillazione

Dalla cantina

Estrazione vinaccioli

Farine / panelli Olio di vinaccioli

(grezzo o raffinato)

Scarto (2%)

Alcooli

Reflui di lavaggio Grappa

Bioetanolo

28

29

Impianto a biomasse dello stabilimento di Anagni (FR) della Distillerie Bonollo S.p.A.

L’impianto della Bonollo Energia S.p.A., della potenza netta complessiva nominale di 10 MW elettrici, è diretto:

• all’autoproduzione ed alla cessione di energia elettrica

• alla cogenerazione di vapore

l’impianto è alimentato esclusivamente con biomassa rinnovabile di origine agricola, forestale ed agroalimetare

Situazione antecedente (Anno 2009):

• il 70% del fabbisogno termico dello stabilimento (produzione di vapore destinato al ciclo produttivo) era ricavato da fonti fossili (gas naturale)

A impianto realizzato:

• il fabbisogno termico dello stabilimento ricavato da fonti fossili è sceso a ZERO

• Bonollo Energia S.p.A. ha ceduto nell’anno 2014 alla Rete 63.709 MWh elettrici interamente ricavati da fonti rinnovabili

30

Impianto a biomasse dello stabilimento di Anagni (FR) della Distillerie Bonollo S.p.A.

Energia prodotta annualmente [MWh/a]

Tep (Tonnellate equivalenti di

petrolio) risparmiati

annualmente

kg di CO2 emessa in atmosfera

evitati annualmente

Elettrica 63.709 14.0161 36.951.2202

Termica 66.422 6.7183 15.962.3914

Produzione di energia rinnovabile e riduzione emissioni di CO2

1 1 MWhe = 0,22 tep

2 1 kWh = 0,58 kg di CO2

3 1.000 Nm3 di CH4 = 0,825 tep

4 1 Nm3 di CH4 = 1,96 kg di CO2

Fonte: Delibera 177/05 Autorità Energia Elettrica e Gas

31

Impianto a biomasse dello stabilimento di Anagni (FR) della Distillerie Bonollo S.p.A.

Principali performances ambientali ottenute dalla Distilleria Bonollo di Anagni • diversificazione delle fonti energetiche utilizzate per i consumi di energia

elettrica, svincolandosi dalle importazioni di combustibili fossili dall’estero

• immissione in rete di energia elettrica da fonti rinnovabili

• valorizzazione di biomasse di origine esclusivamente italiana (già in parte precedentemente lavorate in distilleria)

• contributo alla riduzione delle emissioni di CO2

• utilizzo delle BAT (Best Available Technologies) nella progettazione e realizzazione degli impianti, in particolare per l’impianto fumi a più stadi in ridondanza (maniche ed elettrofiltro ad umido)

• unico punto di emissione con monitoraggio e registrazione in continuo

• cogenerazione con produzione combinata di vapore ed energia elettrica, con elevati rendimenti termodinamici ed ulterore contenimento delle emissioni climalteranti e dei consumi energetici

32

Possibili usi energetici dei residui e sottoprodotti della filiera vitivinicola

Sarmenti di vite

Vinacce Raspi

Combustione

Calore

Elettricità

Pretrattamento

Digestione anaerobica

Biogas

Fermentazione Etanolo

Borlande Biometano

33

Riferimenti legislativi

• Il DM n. 5396/2008, in attuazione dei Regolamenti (CE) n. 479/2008 e (CE) n. 555/2008, definisce le modalità di applicazione della misura relativa alla distillazione dei sottoprodotti della vinificazione

• Con il successivo DM 7407/2010 è stato modificato l’art. 5 (Ritiro sotto controllo) del precedente, così da cambiare le regole sull’utilizzo dei sottoprodotti della vinificazione alternativo alla distillazione, purché svolto sotto controllo

Gli impieghi alternativi dei sottoprodotti della vinificazione, così come più generalmente quelli di tutti i sottoprodotti organici, ricadono nella normativa del Testo Unico Ambientale D.Lgs. 152/2006 (art. 183 e 184-bis), per cui le vinacce esauste costituiscono sottoprodotto se sono originate direttamente da un processo di produzione (la vinificazione e la distillazione) il cui scopo primario non sia la loro produzione, che siano riutilizzate senza subire trattamenti anomali, ma solo trattamenti di tipo meccanico-fisico, compreso il lavaggio con acqua o l’essiccazione, e che, infine, siano utilizzate nel corso dello stesso o di un successivo processo di produzione o di utilizzazione da parte del produttore o di terzi senza portare a impatti complessivi negativi sull’ambiente o la salute umana

Fonte: Marcello Ortenzi, ITABIA - Gli impieghi alternativi dei residui di vinificazione. VQ - Vite, Vino & Qualità, giugno 2012

34

Digestione anaerobica

Biogas Borlande

Produzione di biogas da sottoprodotti e residui dell’industria vitivinicola

Impianto per la produzione di biogas presso la distilleria

Cades Penedes S.A., Spagna

35

Vinacce Raspi

Digestione anaerobica

Biogas Borlande

Produzione di biogas da sottoprodotti e residui dell’industria vitivinicola

Impianto per la produzione di biogas presso la distilleria

Cades Penedes S.A., Spagna

36

Rese di conversione in metano di diverse tipologie di substrato (test di biometanazione)

Substrato

Sostanza organica (% SV sul tal quale)

Resa in CH4

Nm3/t sostanza organica

(SV)

Resa in CH4

Nm3/t tal quale

% di CH4 nel biogas

Letame bovino 22,0 150 33,0 50

Paglia di riso 35,6 241 86,2 55

Grasso bovino 86,6 822 711,5 65

Vinacce d’uva con raspi 26,5 89 23,7 57

Crusca di frumento tenero 84,9 319 266,0 51

Crusca di frumento duro 84,7 372 306,0 54

Insilato di mais 41,9 275 115,5 55

Barbabietole 29,3 396 115,0 52

Fonte: Danieli e Aldrovandi, 2011

37

Test di digestione anaerobica. Impianto pilota (6 m3) presso la distilleria Caviro di Faenza (RA)

Caratteristiche analitiche

Borlanda di vino

Vinaccia esausta

Fango flottato da lavorazione e lavaggio uova

pH 3,54 3,7 6,14

Solidi totali - ST [g/kg] 18,22 353,35 68,58

Solidi volatili - SV [g/kg] 14,94 337,82 54,84

Azoto totale [mg/kg] 316 5325 6668

Miscela Cov [kg SV/m3*g]

Resa in biogas

[Nm3/kg SV]

Percentuale CH4 nel

biogas [%]

75% Borlanda/25% Fango (rapporto SV 58:42)

1,7 0,71 64,9

90% Borlanda/10% Vinaccia (rapporto SV 28:72)

3,1 0,28 67,6

Fonte: Co-digestione anaerobica di scarti agro-industriali in un reattore pilota industriale, CRPA, Atti Ecomondo 2009

38

Test di digestione anaerobica. Impianto pilota (6 m3) presso la distilleria Caviro di Faenza (RA)

• Le rese in biogas ottenute con la miscela borlanda - fango (0,71 Nm3/

Kg SV) sono molto interessanti

• La resa in biogas ottenuta con la miscela borlanda - vinaccia esausta (0,28 Nm3/ Kg SV) risulta identica a quella rilevata con la sola borlanda di vino nella fase di avvio, nonostante la quantità di solidi volatili in ingresso sia più che raddoppiata

• Questo può essere imputato alla scarsa digeribilità dei solidi volatili presenti nelle vinacce esauste per la presenza di lignina

39

Distribuzione % degli impianti di biogas del settore agro-zootecnico per tipo di alimentazione (2012)

Fonte: CRPA, 2013

Effluenti zootecnici + sottoprodotti

agroindustriali + colture energetiche

51%

Effluenti zootecnici + colture energetiche

45%

Effluenti zootecnici + sottoprodotti

agroindustriali + colture energetiche

12%

sottoprodotti agroindustriali +

colture energetiche 20%

Solo effluenti zootecnici

18%

Dati relativi al 59,6% degli impianti censiti a fine 2012 (593 su 994)

40

Tipologie di prodotti per l’alimentazione degli impianti a biogas

Per la determinazione della tariffa incentivante, è necessario individuare la tipologia di alimentazione dell’impianto: • Prodotti di origine biologica (Tipo A)

• Sottoprodotti di origine biologica di cui alla Tabella 1-A dell’Allegato 1

(Tipo B) - Per gli impianti a biogas si possono utilizzare anche prodotti del Tipo A (colture) in misura non superiore al 30% in peso

• Rifiuti, per i quali la frazione biodegradabile è riconosciuta forfettariamente ai sensi dell’Allegato 2 (Tipo C)

• Rifiuti non provenienti da raccolta differenziata diversi dal Tipo C e FORSU (Tipo D)

Fonte: DM MSE 6 luglio 2012 - incentivi per l’energia elettrica da fonti rinnovabili

41

Principali categorie di sottoprodotti utilizzabili per gli impianti a biogas (Allegato 1-A)

• Sottoprodotti di origine animale non destinabili al consumo

umano (scarti di macellazione e lavorazione, rifiuti di cucina, farine di carne e ossa ecc.)

• Sottoprodotti provenienti da attività agricole, di allevamento, della gestione del verde e forestali (letame, reflui zootecnici, paglia, residui di campo, scarti di lavorazione di prodotti agricoli e manutenzione boschi ecc.)

• Sottoprodotti provenienti da attività alimentari e agroindustriali (sanse, vinacce, buccette di pomodoro ecc.)

• Sottoprodotti provenienti da attività industriali (industria del legno, della carta ecc.)

Fonte: DM MSE 6 luglio 2012 - incentivi per l’energia elettrica da fonti rinnovabili

42

Incentivi per la produzione di elettricità da biogas

DM 6 luglio 2012, Allegato I, Tabella 1.1 Art.8,

comma 8

Art.26,commi 1,2 e 3

Tipologia di biomassa

Potenza Tariffa

incentivante base

CAR

CAR + Recupero

azoto (fertilizz.)

60 %

CAR + Recupero

azoto (fertilizz.)

60 %

Rimozione azoto 40 %

kW €/MWh €/MWh €/MWh €/MWh €/MWh

Tipo b)

1 < P ≤ 300

236 10 30 20 15

300 < P ≤ 600

206 10 30 20 15

600 < P ≤ 1.000

178 10 30

1.000 < P ≤ 5.000

125 10 30

P > 5.000 101 10 30

Fonte: DM MSE 6 luglio 2012 - incentivi per l’energia elettrica da fonti rinnovabili

43

Incentivi per la produzione di elettricità da biogas

140

178

216

178

0

40

80

120

160

200

240

Prodotti agricoli Sottoprodotti Rifiuti FORSU

Tariffa incentivante base (€/MWh) per un impianto a biogas di potenza compresa fra 600 kW e 1 MW a seconda della biomassa utilizzata

Fonte: DM MSE 6 luglio 2012 - incentivi per l’energia elettrica da fonti rinnovabili

44

Il futuro dei biocarburanti: la sfida della sostenibilità

Fonte: Direttiva 2009/28/CE

Biocarburanti - Riduzione minima emissioni GHG

All’entrata in vigore della Direttiva (*)

2017

Nuovi impianti entrati in funzione dopo il 1 gennaio

2017 (**)

35% 50% 60%

(*) dal 1 aprile 2013 per impianti in attività il 23 gennaio 2008

(**) dal 1 gennaio 2018

Biocarburanti e bioliquidi non devono essere prodotti su terreni ad alto livello di biodiversità. Nel calcolo delle emissioni di gas ad effetto serra (GHG) saranno considerate anche le emissioni causate dal cambiamento dell’uso del suolo

45

Sviluppo previsto della produzione elettrica da biogas (incluso gas di discarica) in Italia

1.198

284

1.415

508

4.620

1.343

6.020

1.200

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

Energia prodotta (GWh) Potenza installata (MW)

GWh / MW Situazione al 31 dicembre 2005

Situazione al 31 dicembre 2010

Situazione al 31 dicembre 2012

Previsione al 2020

Elaborazione su dati del Ministero dello Sviluppo Economico - Piano di Azione Nazionale per le Energie Rinnovabili, 30.06.2010 e GSE, 2013

46

Upgrading del biogas a biometano

• Raffinazione del biogas (55-65% in metano) o gas da discarica (45% in metano) per ottenere biometano (≥95% in metano, zolfo totale < 150 mg/m3)

• Generalmente il processo avviene in due stadi successivi:

Rimozione della CO2

Rimozione tracce di altri gas e

contaminanti (*)

Biogas Biometano

(*) silossani, vapore acqueo, idrogeno solforato, azoto, agenti patogeni

I punti critici del processo sono i consumi energetici e la presenza di componenti che possono dare origine a fenomeni di corrosione

47

Possibili impieghi del biometano

• Immissione nella rete locale o nazionale di trasporto del gas metano, con utilizzazione anche a grande distanza dalla fonte di produzione, per:

- Usi domestici (produzione di calore, acqua calda sanitaria ecc.)

- Generazione di energia elettrica in centrali a turbogas

- Alimentazione di autoveicoli a metano presso impianti di rifornimento stradali

• Distribuzione presso il sito di produzione per l’alimentazione di automezzi a metano in modalità extra-rete

Mezzi di trasporto pubblici alimentati a biometano nella città svedese di Kristianstad, 2008

Impianto di rifornimento di biometano presso la discarica

di Malagrotta (Roma), 2009

48

Principali caratteristiche di un biocarburante "ideale"

• Proprietà e caratteristiche chimico-fisiche il più possibile simili a quelle dei combustibili fossili sostituiti (fungibilità)

• Produzione da materie prime a basso costo, ampiamente disponibili e facilmente reperibili (competitività)

• Processi e tecnologie di produzione semplici, affidabili e scalabili, con basso impatto ambientale e consumi energetici contenuti (sostenibilità)

Il biometano risponde pienamente a tutti questi requisiti

49

Consumi di biocarburanti nei Paesi dell’Unione Europea. Anni 2002 - 2013

Fonte: EurObserv’ER - Biofuels Barometer 2014

1.110 1.421 1.927

3.019

5.385

7.685

9.826

11.704

13.089 13.635

14.608

13.615

0

1.500

3.000

4.500

6.000

7.500

9.000

10.500

12.000

13.500

15.000

16.500

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ktep

Contenuto energetico (Direttive Europee):

1 t biodiesel o olio = 0,86 tep

1 t bioetanolo = 0,64 tep

1 t di biometano = 1,20 tep

50

Consumi di biocarburanti nei Paesi dell’Unione Europea. Anni 2002 - 2013

Fonte: EurObserv’ER - Biofuels Barometer 2014

1.110 1.421 1.927

3.019

5.385

7.685

9.826

11.704

13.089 13.635

14.608

13.615

0

1.500

3.000

4.500

6.000

7.500

9.000

10.500

12.000

13.500

15.000

16.500

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ktep

Bioetanolo

19,95%

Biodiesel

78,96%

Olio

vegetale

0,20%

Biometano

0,89%

51

Sviluppo del biometano e uso del gas naturale nel 2012 in alcuni Paesi membri dell’IEA Bioenergy Agreement

Fonte: IEA Bioenergy, 2014

Paese

Impianti di biogas

(escluse discariche)

Impianti di upgrading del biogas

Capacità totale di produzione

biometano (Nm3/ora)

Stazioni di rifornimento

metano

Veicoli a gas

naturale

Austria 421 10 2.000 203 7.065

Finlandia 34 5 959 18 1.300

Francia 256 3 540 149 13.300

Germania 9.066 120 72.000 904 95.162

Italia 1.264 1 540 903 746.470

Sud Corea 57 5 1.200 184 39.000

Svezia 187 53 16.800 190 44.000

Svizzera 600 16 n.d. 136 11.500

Paesi Bassi 211 16 6.540 150 5.201

Regno Unito 265 3 1.260 40 520

USA ≈440 25 n.d. 1.035 112.000

La Svezia è il solo Paese in cui l’uso del biometano nei trasporti è maggiore di quello del gas naturale (869 contro 624 GWh/anno nel 2013

52

Produzione di etanolo via idrolisi enzimatica di materiali lignocellulosici

Elaborazione da IEA Bioenergy Implementing Agreement - From 1° to 2nd Generation Biofuels Technologies, novembre 2008

Biomassa lignocellulosica

Triturazione Pretrattamento

Idrolisi

Separazione

Fermentazione

Combustione

Distillazione

Enzimi

Lieviti CO2

Etanolo

Co-prodotti

Calore, en. elettrica

Lignina Glucosio, xilosio

Etanolo, acqua

Una nuova tecnologia italiana per la produzione di etanolo da biomasse lignocellulosiche

53

Il Progetto BIOLYFE:

Obiettivo finale del progetto è la produzione di etanolo di seconda generazione da colture dedicate a livello di impianto dimostrativo pre-industriale, utilizzando la tecnologia PRO.E.SA.™, sviluppata dalla Società Chemtex

Colture in esame:

• Sorgo da fibra

• Miscanto

• Canna comune

• Panìco

Impianto dimostrativo della capacità produttiva di 40.000 t/anno di etanolo

Target: 0,25 g di etanolo per 1 g di biomassa (s.s.), con un costo finale del prodotto < 0,5 euro/litro

Distributore di E85 a Tortona (AL), 2012

54

Produzione di etanolo di seconda generazione da residui e sottoprodotti vitivinicoli

L’ENEA coordina il Progetto di Filiera BIOSEGEN, finanziato dal MiPAAF, con l’obiettivo di verificare la fattibilità di alcune filiere locali per la produzione di biocarburanti di seconda generazione a partire da specifiche colture o biomasse residuali lignocellulosiche

Tra le linea di ricerca si evidenziano quelle finalizzate alla:

• Valutazione della disponibilità e della suscettibilità alla trasformazione in bioetanolo dei sarmenti di vite originati dalla potatura dei vigneti e dei sottoprodotti (raspi, vinacce e vinaccioli esausti) ricchi in cellulosa dell’industria vinicola

• Valutazione della produttività e dell’adattabilità alla coltivazione su terreni marginali di portainnesti di vite ad elevata produzione di biomasse e della suscettibilità di tali biomasse alla conversione in biocarburanti

Sarmenti di vite

Vinacce Raspi

Pretrattamento Fermentazione Etanolo

17/04/2015

Grazie per l’attenzione

Dr. Vito Pignatelli

ENEA - Unità Tecnica Fonti Rinnovabili

Coordinamento Tecnologie Biomasse

e Bioenergie

C.R. Casaccia

Via Anguillarese, 301

00123 S.M. di Galeria, Roma

Tel. 0630484506

Fax 0630486779

e-mail: vito.pignatelli@enea.it