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Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
Nicola ColonnaDipartimento Biotecnologie, Agro-industria e protezione della Salute
Centro Ricerche Casaccia, Roma
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I temi Vantaggi e limiti dell’opzione biomasse
Pluralità di opzioni
Peculiarità dell’approvvigionamento
Un potenziale territoriale inespresso
Limiti allo sviluppo delle filiere agroenergetiche
Complessità delle filiere: esempi
L’analisi del potenziale di un territorio
Gli strumenti GIS a supporto delle valutazioni
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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Pregi e limiti delle biomasse
Pregi
Rinnovabilità
Ampia disponibilità
Pluralità opzioni energetiche
No intermittenza
Limiti
Dispersione
Stagionalità
Basso contenuto energetico
Onerosità
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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Scarti colt. erbacee
Scarti potature
Sottoprodotti Agroindustria
Deiezioni
Taglio boschi
Erbacee annuali
Erbacee poliennali
Colture arboree
PRODUZIONI
AGRICOLE
RESIDUI
SOTTOPRODOTTI
ZOOTECNIA
AGRO INDUSTRIA
AGRICOLTURA
Residui forestali
FORESTE
BIOMASSE
Quali biomasse ?
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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girasole, colza, triticale, sorgo, pioppo, robinia......
paglie, culmi, sarmenti, frasche....
bucce, gusci, siero, scarti.....
tagli, residui, refili
Biomasse diverse, problemi differenti
Prodotte a scopo energetico
Residuali da produzioni agricole
Residuali dal settore agroindustriale
Residuali dal settore agroforestale
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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Una fase cruciale ed onerosa
Per approvvigionamento si intende l’assicurare in maniera continua e competitiva le materie prime per un determinato processo di trasformazione al fine di soddisfare uno specifico uso finale energetico.
E’ importante tener conto di molteplici aspetti:• Quantità da approvvigionare;• Distanze tra luoghi di produzione/ disponibilità e
trasformazione;• Qualità della materia prima (massa volumica, umidità,
deperibilità, PCI, contenuto macromicroelementi, omogeneità);
• Stagionalità.
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
Ogni combinazione Territorio/Biomassa/Uso finale ha delle peculiarità che devono essere indagate
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Le biomasse residuali in Italia, 2006
Residui e scarti agricoli
Atlante italiano Biomasse, ENEA, 2008
Biogas da allevamenti bovini
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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Usi finali delle agroenergie in Italia Riscaldamento domestico, individuale e collettivo
(teleriscaldamento)
Calore di processo e/o elettricità in cogenerazione presso siti industriali (industria del legno, distillerie)
Produzione di elettricità (o elettricità e calore in cogenerazione) da impianti dedicati alimentati con biomasse, oli vegetali, biogas
Biocarburanti per i trasporti (biodiesel, ETBE)
Assenza di statistiche sulla quantità e l’origine delle biomasse utilizzate
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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I limiti della situazione attuale
Valorizzazione solo parziale delle biomasse disponibili sul territorio nazionale (forestali, agricole)
Poche filiere agro-energetiche locali complete (importazione di legna e di materie prime per i biocarburanti)
Fluttuazione del valore dei certificati verdi e incertezza applicabilità coefficienti moltiplicativi filiera corta
Incertezza normativa (standard, procedure autorizzative impianti, trasporto liquami e sottoprodotti)
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
10Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
0
500.000
1.000.000
1.500.000
2.000.000
2.500.000
3.000.000
3.500.000
4.000.000
4.500.000
5.000.000
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
Metri cubi
Chips and Particles Wood Fuel Wood Residues
Fonte: FAO, Forestry Statistics, 2008
Importazioni prodotti legnosi
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Conviene l’agroenergia?
Costi elevati di raccolta, trasporto e stoccaggio conseguenti alla limitata densità energetica e/o al contenuto di umidità;
Se la biomassa viene prodotta e/o acquistata il suo costo e/o il suo prezzo possono variare nel tempo;
Convenienza economica se la biomassa è già concentrata presso un sito specifico;
Valore aggiunto per il risparmio sui costi di smaltimento di reflui, scarti e residui di lavorazione.
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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PRODUZIONE
PROCESSI C. F. B.
DISTRIBUZIONECONSUMO
Suolo, Acqua, Manodopera, Semi (talee, rizomi), Nutrienti, Energia (meccanica, elettrica), Mezzi tecnici (difesa, diserbo)RISORSERISORSE
BIOMASSEBIOMASSE
BIOCOMBUSTIBILIBIOCOMBUSTIBILI
USI FINALIUSI FINALI
Mais, Triticale, Sorgo, Miscanto, Panico, Colza, Girasole, Soia, Pioppo, Robinia, Kenaf, paglie, residui legnosi, scarti....
Olio, Biodiesel, Etanolo, ETBE, Cippato, Pellet, Biogas,Syngas…
Calore (riscaldamento/raffreddamento), Elettricità, Cogenerazione, Trasporti
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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Ciclo “chiuso” del carbonio
Centralecombustione
TaglioRaccolta Trasporto
Fonte: IEA, modificato
Coltivazioni arboree
dedicate
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
14Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
Fasi a monte dell’impianto
Produzione: consumo di risorse
Raccolta: mezzi, taglio, sramatura
Trasporto: gomma, treno, nave
Stoccaggio: perdite, contenuto di H2O
Forestazione produttiva
15Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamentoda: ENEA, 1999
Tempi e numero ripetizioni di ciascuna operazione1° 2° 3° 4° 5° 6° _ _ _ 11°
Aratura e fresatura 1Erpicatura e preparazione 1Concimazione di fondo 1Trattamento erbicida preimpianto 1Tracciamento filari 1Piantagione talee 1Trattamento erbicida post 1Concimazione di mantenimento 1 1 1 1 Diserbo meccanico (Discatura) 2 1 1 Trattamento di difesa 1 1 Irrigazione 1 o 2 1 1 o 2 1 1 1 1Raccolta biomassa* 1 1 1Espianto ceppaie 1
Anni
Operazioni colturali per l’impianto e la crescita di una coltura arborea specializzata a fini energetici
Consumi energia e risorse
16Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
Criteri di sostenibilità e sistema di verifica Emissioni di gas serra
Risparmio minimo almeno 35%
Uso del suolo/stock di carbonio No deforestazione e conversione di aree umide
Variazioni d’uso del suolo da valutare anche
per le emissioni indirette di gas serra
Biodiversità No aree naturali protette o aree ad elevata
biodiversità
Buone regole agricole ed ambientali eco-condizionalità
Impatto sui paesi poveri Monitoraggio ed analisi
Direttiva sulle energie rinnovabili, 2009/28/CE del 23 aprile 2009
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Produzione/Raccolta
Trasporto/Concentrazione
Conversione bio/termo/fisica
Usi finali
Colture/Tecniche/Meccanizzazione
Logistica/Organizzazione
Tecnologia/Processi/Taglie
Incentivi/Sostituzione
Complessità delle filiere
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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Aziende con coltivazioni arboree Problema gestione massa potature (1-4 t/ha)
Uso energetico versus trinciatura/interramento
Misura di prevenzione fitopatologica
Innovazione macchine/logistica/organizzazione
Potature Raccolta/imballaggio Caldaia
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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Aziende zootecniche e biogas Gestione moderna stalla
Produzione di cereali insilati per co-digestione
Reperimento altri scarti fermentescibili
Spandimento digestato
Investimenti / organizzazione stalla / stoccaggi
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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La filiera della produzione di biogas
Reflui zootecnici
Reflui zootecnici
Raccolta etrasporto
Raccolta etrasporto
Digestione anaerobica
Digestione anaerobica
BiogasBiogas
CogenerazioneCogenerazione
Coltura foraggera
Coltura foraggera
Raccolta, trinciatura e
trasporto
Raccolta, trinciatura e
trasporto
ElettricitàElettricità CaloreCalore
Allevamenti zootecnici
Allevamenti zootecnici
Fanghi stabilizzati
Fanghi stabilizzati
Recupero,trasporto e
spandimento
Recupero,trasporto e
spandimento
Terrenoagricolo
Terrenoagricolo
Scartiagroalimentari
Scartiagroalimentari
Trasporto e stoccaggio
Trasporto e stoccaggio
Aspetti rilevanti: Temporali Spaziali Normativi
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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Obiettivo della stima è conoscere :
Quante x Dove x Tipo
valutare le opzioni di politica energetica,
valutare progetti,
pianificare azioni e definire politiche mirate,
valutare costi associati.
La stima del “potenziale” di un territorio
Elemento cruciale della pianificazione energetica che consente di:
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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Dove è più opportuno e/o
conveniente fare una politica forestale-
energetica ?
P.E.A.R.Stima Biomassa Forestale
Regione Liguria, 2003
Potenziale comunale
Densità
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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oliveti
0
500
1000
1500
2000
2500
pendenza 0-20% pendenza 20-35% pendenza 35-50% pendenza >50%
area
[h
a]
oliveti
vigneti
0
100
200
300
400
500
600
700
800
pendenza 0-20% pendenza 20-35% pendenza 35-50% pendenza >50%
area
[h
a]
vigneti
Stima scarti di potatura
Fonte: ENEA, Studio Valle dei LatiniAgroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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Dal potenziale lordo alla disponibilità reale
Potenziale lordo
L’insieme delle biomasse residuali prodotte/presenti in un territorio
Disponibilità netta
Biomasse residuali al netto dei riusi: uso domestico, lettiere, sovescio, triturazione
Disponibilità reale
Le biomasse economicamente e tecnicamente accessibili per la raccolta e successivo impiego
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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Stima Territoriale
Tipo e forma di governo
Acclività
Tipologie stradali
Accessibilità reale
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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Impiego del GIS per definire i bacini di Impiego del GIS per definire i bacini di approvvigionamento di impianti approvvigionamento di impianti
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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L’approvvigionamento è un elemento che deve essere attentamente valutato per ogni iniziativa nel campo delle biomasse
E’ centrale per la competitività economica di una inziativa ma anche per la sua sostenibilità energetica ed ambientale
E’ necessario valutare in modo integrato gli aspetti quantitavi, qualitativi, spaziali, temporali e normativi
Considerazioni conclusive
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento
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I sistemi GIS possono utilmente supportare l'analisi tecnica ed organizzativa delle fasi di approvvigionamento ed aiutare a definire i costi associati
L’attenta valutazione della fase di approvvigionamento assume carattere strategico alla luce dei criteri di sostenibilità introdotti dalla recente direttiva europea e dagli ulteriori interventi normativi in cantiere.
Una valutazione attenta, in fase di fattibilità, delle fonti di approvvigionamento e dei rischi associati , assicura la sostenibilità nel tempo dell’iniziativa.
Considerazioni conclusive (2)
Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento