Dipartimento di Energetica “Sergio Stecco”
L’impiego energetico della biomassa:
scelte tecnologiche e
vantaggi ambientali
Silvia Maltagliati Dipartimento di Energetica “S.Stecco”
Università di Firenze
Workshop – 29 Settembre 2003
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Dipartimento di Energetica “Sergio Stecco”
BIOSIT
Strumento di pianificazione energetica su base
Informativa Territoriale per la riduzione delle emissioni
di Gas serra tramite l'uso di biomassa
Finanziato dalla Commissione Europea
LIFE-Environment demonstration projects
PARTNERSHIP
DE - Dipartimento di Energetica "S.Stecco”
Università di Firenze coordinatore
DEART - Dipartimento Economico Agrario Risorse Territoriali
Università di Firenze
ETA - Energia, Trasporti, Agricoltura (S.R.L. Firenze)
Workshop – 29 Settembre 2003
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Dipartimento di Energetica “Sergio Stecco”
Obbiettivi e scopi del Progetto
Obbiettivo generale del progetto è lo sviluppo di uno strumento innovativo su base
SIT (Sistema Informativo Territoriale) per pianificare la gestione delle risorse di
biomassa ad uso energetico in Toscana con i seguenti obbiettivi specifici
1)
2)
3)
4)
5)
Promozione e sviluppo sostenibile (*) degli impianti a biomassa;
Riduzione delle emissioni di inquinanti atmosferici e di CO2;
Valorizzazione del territorio e recupero dei terreni abbandonati;
Miglioramento della gestione dei terreni agricoli e forestali;
Integrazione tra aree rurali ed urbane.
Requisito di esportabilità del prodotto ad altre Regioni o altre aree
(*) economicità ma soprattutto sostenibilità ecologica
Workshop – 29 Settembre 2003
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Dipartimento di Energetica “Sergio Stecco”
Partnership
DE - Dipartimento di Energetica, Università di Firenze
Esperto in sistemi energetici: ricerca, applicazioni e didattica.
- analisi energetica (incl. Ottimizazione termodinamica dei cicli)
- otimizzazione dei componenti impiantistici
- analisi impatti ambientali
DEART - Dipartimento Economico Agrario Risorse Territoriali , Università di Firenze
Esperto in economia e politica agraria, forestale e montana, : ricerca e didattica
- mercato regionale, nazionale ed internazionale del legno
- politica e legislazione agricola e ambientale comunitaria e regionale
- pianificazione territoriale
ETA - Energia, Trasporti, Agricoltura (S.R.L. Firenze)
Esperta in attività di R&D e disseminazione internazionale relative alle
risorse rinnovabili e all’ambiente
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Dipartimento di Energetica “Sergio Stecco”
Situazione attuale in Italia
Combustibili alternativi: Biomassa- CDR- RSU
Dati ANPA- Osservatorio
Nazionale Rifiuti per la
produzione energia elettrica da
RSU (e assimilati) in 33
impianti (termovalorizzazione)
Dati GRTN di produzione energia
elettrica da biomassa
sola produzione energia
elettrica
cogenerazione
TOTALE
GWh (2000)
142.8
393.8
536.6
ipotesi 6000 ore/anno
MWe (2000)
sola produzione energia
23.8
elettrica
cogenerazione
65.6
TOTALE
89.4
sola produzione
energia elettrica
GWh (2001)
1069
(2.5 t)
MWe
240-250
Dati dei gestori degli impianti per
la produzione di energia elettrica
da CDR in 11 impianti (8
operativi, gli altri in fase di
costruzione o avviamento)
sola produzione
energia elettrica
GWh (2001)
-
MWe
80-90
Fonte: “Impianti a biomassa per la produzione di elettricità” Prof. Ing. G. Riva- CTI
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Dipartimento di Energetica “Sergio Stecco”
Situazione attuale in Italia
Censimento degli impianti a BIOMASSA esistenti e/o in costruzione
Tipologia:
forni a griglia fissa e mobile (combustibili di varia umidità), forni a letto
fluido: impianti a vapore (standard Rankine)
gassificazione: impianti a gas, motori alternativi
Elenco:
27 impianti di potenza complessiva pari a 257 MWe
Analisi:
19 analizzati: 12 a griglia mobile, 4 a letto fluido, 1 gassificazione
(tra i 19 analizzati)
tutti gli impianti
in esercizio > 1 anno (11)
in costruzione e/o avvio o
in esercizio < 1 anno
MWe totali effic.
217.4
0.23
96.1
21.3
ore/anno
7000
t/MWhe
1.44
Combustibile:
difficoltà di reperimento di sufficienti quantità di prodotto
approvigionamento extraregionale
impianti in esercizio: cippato di legno (9), CDR e cippato (3 impianti),sansa e cippato.....
25-55 Euro/t (tal quale, con umidità anche 50%)
Fonte: “Impianti a biomassa per la produzione di elettricità” Prof. Ing. G. Riva- CTI
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Articolazione del lavoro
modello di stima del potenziale energetico da biomassa
produttività di biomassa
(in Toscana) applicazione della metodologia
individuata tramite il modello
definizione dei bacini di raccolta tramite ottimizzazione dei costi
di trasporto della biomassa all'impianto applicazione alla Regione
Toscana, 19 bacini di raccolta
tecnologie di produzione di energia elettrica da biomassa
potenziale energetico e distribuzione impianti nei bacini
applicazione alla Toscana
impatto ambientale algoritmo di calcolo della CO2 evitata
impatto sociale
disseminazione risultati
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Azione 1: Definizione del modello di stima del potenziale
energetico da biomassa agro-forestale su base GIS
Si definisce GIS un sistema informatico progettato in
modo da permettere all’utente di raccogliere, gestire ed
analizzare grandi quantità di dati georeferenziati, nonché
applicare algoritmi di trasformazione dei dati stessi
GIS
Database
• uso del suolo (IFT)
• caratteristiche del
territorio
• informazioni su costi e
produttività
• caratteristiche fisiche
della biomassa
• Produttività di biomassa
tipologie di imprese
• Costi di produzione e trasporto
• Potenziale energetico
• Impatto ambientale e sociale
Mappe
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Azione 2: Stima su base GIS della produttività di biomassa
in Toscana
Tipologia delle risorse di biomassa per uso energetico
Risorse attuali
- Residui forestali (da operazioni silviculturali)
- Residui dell’industria del legno
- Residui agricoli: legnosi da potatura, erbacei da
colture di cereali
Risorse potenziali
- Short Rotation Forestry (SRF)
- Colture energetiche (erbacee)
IFT=Inventario
Forestale Toscana
(distribuzione
sul
territorio delle specie
vegetali e delle attività)
+
Esempio:
scarti della paglia di cereale e
biomassa forestale
produttività (tonn/km2/anno)
Analisi di
produttività per
specie vegetale e/o
attività
Produttività:
tonn/km2/anno
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Azione 3: Progettazione ed implementazione di un algoritmo
di calcolo del costo della biomassa all'impianto; definizione
dei bacini di raccolta
1) Implementazione nel GIS di un algoritmo di
calcolo dei costi totali: produzione, raccolta,
stoccaggio e trasporto dal campo al centro di raccolta
2) Localizzazione di 19 centri di raccolta
“strategici” (in base alle infrastrutture
esistenti, e alle aree industriali presenti sul
territorio)
3) Ottimizzazione dei costi di trasporto
dalle zone di produzione ai 19 centri di
raccolta
Allocation resources distance
meters
0 - 10 669
10 669 - 21 339
21 339 - 32 008
32 008 - 42 677
Estensione dei 19 bacini di
raccolta ottimali
42 677 - 53 346
53 346 - 64 016
64 016 - 74 685
74 685 - 85 355
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Azione 4: Tecnologie di produzione di energia
elettrica da biomassa
Tecnologie diffuse per la generazione elettrica;
taglia < 10 MWe
Potenza
[MWe]
0.25  1.5
1.5  2.5
2.5  10
Tecnologie
GI + DE
GI + DE
MG/VG/BFB + ST
MG/VG/BFB + ST
GI + GT
Fonte: “Biomass Combustion and Co-Firing”, handbook, Sjaak van Loo and
Jaap Koppejan, 2002
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Azione 5: Stima su base GIS del potenziale energetico
e della distribuzione ottimale degli impianti
Esempio:
potenziale energetico dei residui forestali e
agricoli
GJ/(km2 anno)
metodologia
Produttività X
{
LHC (biomassa secca)
Energia el. /unità
biomassa (secca)
GJ/(km2 anno)
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Azione 6: Stima dell'impatto ambientale dell’impiego
energetico della biomassa
Esempio:
CO2 evitata tramite l’impiego
energetico della biomassa agricola
tonn/(ha anno)
metodologia
1 kWh elettrico= 0.58 kg CO2 [Dati ENEL 1999].
X
distribuzione territoriale di
energia elettrica prodotta
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Azione 7: Stima dell'impatto sociale dell’impiego
energetico della biomassa
Occupazione (# di operatori) nel settore della
raccolta e trasporto della biomassa (rosso) +
produzione energia e pellets (verde)
Due comparti:
 raccolta biomassa
 produzione energia e pellets
Operators in the biomass-energy sector
85,2 to 102
68,4 to 85,2
51,6 to 68,4
34,8 to 51,6
18 to 34,8
(2)
(3)
(3)
(4)
(7)
92
Operetors in the connection sector
Operetors in the pellets sector
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Azione 8: Disseminazione risultati e utenti finali
 Sito WEB
 Manuale
 Brochure
 Pubblicazioni
 Presentazione a Congressi
 Regione Toscana (o altre Regioni; PER)
 Comunità Montane
 Aziende produttrici di energia da biomassa
(localizzazione e gestione delle risorse)
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