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1 Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento Nicola Colonna Dipartimento Biotecnologie, Agro-industria e protezione della Salute Centro Ricerche Casaccia, Roma

1 Agroenergie: analisi e valutazione delle filiere di approvvigionamento Nicola Colonna Dipartimento Biotecnologie, Agro-industria e protezione della Salute

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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Stima Territoriale

Tipo e forma di governo

Acclività

Tipologie stradali

Accessibilità reale

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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)

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