I Partner di BIOGASHEAT
WIP Renewable Energies, Germania
Energy Institute Hrvoje Požar, Croazia
Energy Efficiency Center SEVEn, Repubblica Ceca
SOGESCA Srl, Italia
e7 Energie Markt Analyse GmbH, Austria
Danish Technological Institute, Danimarca
SC Mangus Sol Srl, Romania
Euroheat & Power, Belgium
COORDINAMENTO BIOGASHEAT
Ekodoma, Latvia
Dr. Ilze Dzene [[email protected]]
SVILUPPO DI UN
MERCATO EUROPEO
SOSTENIBILE PER IL
RECUPERO DEL CALORE
DA IMPIANTI A BIOGAS
www.biogasheat.org
SVILUPPO DI UN MERCATO EUROPEO SOSTENIBILE PER
IL RECUPERO DEL CALORE DA IMPIANTI A BIOGAS
INTRODUZIONE
L’Unione europea si è affermata come leader mondiale per quanto riguarda la lotta contro i cambiamenti climatici. Tuttavia le minacce che sorgono
dai mutamenti climatici, non sono l’unica guida delle politiche energetiche dell’Unione Europea. È importante tenere presente che la limitatezza
delle risorse energetiche fossili del continente condiziona le decisioni strategiche, mentre allo stesso tempo i bilanci nazionali sotto pressione, il
crescente divario tra i paesi ricchi e quelli poveri ed i prezzi dell’energia in continuo aumento richiedono azioni concertate a livello continentale. In
questo contesto non è sorprendente che l’azione dell’UE sia mirata su tre obiettivi principali: sostenibilità, indipendenza e competitività.
Questi tre obiettivi sono stati e devono essere raggiunti attraverso un triumvirato di traguardi illustrati nella cosiddetta strategia UE 2020. Questa
strategia mira ad ottenere un aumento del 20% di energie rinnovabili, un aumento del 20% di efficienza energetica e una diminuzione del 20%
delle emissioni in Europa rispetto al 1990. Gli obiettivi 20-20-20 sono attualmente in fase di revisione, e la Commissione europea sta preparando
la strategia EU2030. In una prima comunicazione su un quadro politico per il clima e l’energia, nel periodo 2020-2030 la Commissione ha
proposto solo due obiettivi: uno per le emissioni di CO2 e di uno per le energie rinnovabili. Ufficialmente questo è dovuto al fatto che la direttiva
sull’efficienza energetica è in fase di revisione e la Comunicazione non deve prevalere sui risultati della revisione. Tuttavia, poiché alcuni Stati
membri si oppongono ad un rinnovato obiettivo di efficienza e altri lo sostengono, la partita è ancora aperta. Da un punto di vista sistemico, è
assolutamente necessario disporre di tutti e tre i target in un’unica combinazione; l’uso efficiente delle risorse interne a basso tenore di carbonio
aiuterà l’UE a raggiungere i suoi obiettivi fondamentali.
Il progetto BiogasHeat sostiene la realizzazione di tali obiettivi. Il biogas è una fonte di energia da fonte locale e il suo utilizzo diminuisce la
dipendenza dell’Europa dalle importazioni di combustibile. Il suo utilizzo mantiene le risorse finanziarie all’interno dell’Unione, genera reddito
aggiuntivo per gli agricoltori e quindi promuove la competitività dell’economia europea. Allo stesso tempo è una fonte di energia rinnovabile il cui
utilizzo riduce le emissioni di CO2 provenienti dai tradizionali combustibili fossili. Utilizzare il calore prodotto dagli impianti aumenta sensibilmente
questi effetti. Aumentare l’efficienza di un impianto a biogas in effetti significa che meno biogas deve essere combusto per lo stesso risultato, cioè
la stessa quantità di biogas può sostituire una quantità ancora maggiore di combustibili fossili, ovvero Il calore è energia in eccesso che non genera
emissioni o immissioni supplementari di CO2, e allo stesso tempo è completamente rinnovabile. Sostituendo i combustibili fossili con il calore in
eccesso, le emissioni di CO2 possono essere ridotte notevolmente, riducendo al contempo la dipendenza dell’UE dalle importazioni di energia. Allo
stesso tempo, aiuta a fornire ai clienti un’energia più economica e competitiva.
In breve: BiogasHeat si inserisce perfettamente negli obiettivi energetici europei. Si tratta di una fonte sostenibile, autoctona e competitiva di energia
sostenibile.
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Il Progetto BiogasHeat
In Europa, così come in tutto il mondo, la produzione e l’utilizzo di biogas è notevolmente in
aumento a causa della crescente domanda di energia rinnovabile in sostituzione dell’energia
fossile. La maggior parte degli impianti a biogas industriali e agricoli utilizzano biogas per
la produzione di energia elettrica in impianti di cogenerazione (CHP). Tuttavia, in molti casi
non viene utilizzato il calore prodotto dagli impianti. Questo è il risultato dovuto come
conseguenza della maggior parte dell’impostazione dei regimi di sostegno alla produzione
di energia elettrica, e che trascurano l’uso efficiente del calore. L’inefficienza del consumo
di energia è un collo di bottiglia nella produzione del biogas corrente, causando perdite
nelle sfide macroeconomiche e microeconomiche nel contesto della crescente concorrenza
nell‘uso del suolo.
Il progetto BiogasHeat affronta il problema di come utilizzare il calore degli impianti di
biogas in modo efficace a livello nazionale ed europeo. In tal modo, una serie di politiche
diverse, buone pratiche, test sul campo e le misure di attuazione dei progetti sono sviluppate
e dovrebbero essere utilizzate. Le azioni del progetto seguono un approccio globale per uno
sviluppo e utilizzo del calore da impianti a biogas come prassi di uso comune, che gli esperti
stimano che innescherebbero un totale degli investimenti pari a € 160 milioni entro il 2020,
portando all’utilizzo di 52.600 TEP/anno di calore rinnovabile corrispondente a 118.000
tCO2 eq/anno. Nel progetto, i partner analizzano le condizioni di mercato e gli ostacoli
che ne impediscono lo sviluppo. Gli esperti di biogas e gli attori del mercato del calore,
insieme sviluppano promettenti modelli di business e le possibili strategie imprenditoriali
per l’utilizzo del recupero di calore dal biogas. Si mira a costruire strutture di formazione
e di supporto, dove le attività di divulgazione sono mirate a motivare e sostenere i nuovi
operatori del mercato nei paesi europei e di avviare nuove attività in questo settore.
Il Mercato del Biogas nei paesi
del progetto BiogasHeat
5,60
2,40
12,20
Lettonia
7,80
Danimarca
All’interno dei paesi “BiogasHeat” c’è una grande varietà nel
numero di impianti di biogas esistenti e nellla potenza installata.
La Germania è il principale produttore di biogas in Europa, con
circa 7.500 impianti di biogas installati, mentre la Repubblica
Ceca e l’Italia hanno avuto una notevole crescita del mercato
nel settore del biogas negli ultimi anni. L’Austria e la Danimarca
possiedono molti impianti, il cui numero è rimasto stabile negli
ultimi anni senza alcuna realizzazione di nuovi impianti. Una
considerevole crescita è stata ottenuta in Lettonia nel periodo
2011-2013 ma tuttavia questo sviluppo è stato rallentato da
quando le nuove gare per ottenere il diritto di ricevere la tariffa
incentivante sono state limitate solo fino alla fine del 2015.
Nonostante un potenziale elevato, le attività di produzione di
biogas in Croazia e Romania sono ancora molto limitate, con
pochissimi impianti di biogas installati.
11,80
77,90
31,7
39,40
123,80
Repubblica Ceca
372,10
303,80
1,40
0,10
Germania
5.920,30
12,00
18,20
Romania
3,80
Austria
185,50
Croazia
11,40
364,70
Italia
772,00
Figura 1. Paesi partner di BiogasHeat con la produzione primaria stimata
nell’Unione europea nel 2012 (ktep); Fonte: EurObserv’ER - Lo stato delle energie
rinnovabili in Europa - edizione del 2013
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Biogas da discarica
Biogas da fanghi (urbani e industriali)
Altri biogas (impianti agricoli, impianti per la metanizzazione dei rifiuti solidi urbani, impianti
centralizzati di co-digestione)
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Modalità di utilizzo del calore in Europa
Gli sviluppi del mercato nei diversi paesi sono fortemente influenzati dalle condizioni
giuridiche e politiche. La maggior parte del calore prodotto viene utilizzato direttamente
in sito per l’essiccamento dei fanghi, per il riscaldamento degli edifici e il mantenimento
della temperatura ottimale del digestore. La vendita di calore alla rete di teleriscaldamento
è una soluzione auspicabile, ma richiede la presenza di una rete di riscaldamento in
prossimità dell’impianto a biogas, caso non molto frequente. In Danimarca i sistemi di
teleriscaldamento e di cogenerazione sono stati fortemente sostenuti dal governo. Il
biogas viene utilizzato principalmente per impianti decentrati di cogenerazione nei quali il
biogas sostituisce il gas naturale ed il calore viene utilizzato in sistemi di teleriscaldamento.
In Germania è stata massimizzata la produzione di energia elettrica, sostenuta da buone
tariffe di incentivazione, ma con l’introduzione di varie modifiche legislative questa
situazione sta lentamente cambiando, soprattutto per i nuovi impianti per i quali è stato
recentemente introdotto l’obbligo di utilizzo del 60% del calore prodotto. Inoltre, l’Austria
e la Repubblica Ceca hanno introdotto misure volte ad incrementare l’utilizzo del calore
nei mercati del biogas. Inoltre, in alcuni paesi l’utilizzo del calore degli impianti di biogas
non è ancora stato considerato nella legislazione. L’obiettivo attuale in questi paesi è lo
sviluppo delle condizioni giuridiche per i mercati emergenti del biogas per stabilire un
numero critico di impianti di biogas. In generale, lo stato di effettiva utilizzazione del
calore da biogas, attualmente non è soddisfacente. Anche se in alcuni casi il calore viene
utilizzato per scopi interni o relativi al processo, l’utilizzo commerciale di calore da biogas
è raro anche se esiste un potenziale enorme.
Esiste una varietà di possibili utilizzi del calore per gli impianti a biogas. L’attuazione
ottimale del concetto di utilizzo del calore per un impianto di biogas dipende da molti
fattori, come la posizione dell’impianto a biogas, la posizione dei potenziali consumatori
e la domanda di calore. Il calore prodotto dagli impianti può essere utilizzato per il
riscaldamento, l’essiccazione, il raffreddamento così come per la produzione di elettricità
supplementare. Ogni applicazione ha bisogno di una valutazione locale a livello di
progetto.
1
Tabella 1. Panoramica delle principali opzioni di utilizzo del calore
Teleriscaldamento
Stalle (polli, maiali ...)
Riscaldamento
Serre
acquacoltura
Trasporto di calore in contenitori.
Altre opzioni di riscaldamento
Legno, cippato, pellets
Essiccazione
Prodotti agricoli (cereali ...)
Digestato e fanghi di depurazione
Teleraffrescamento edifici
Raffrescamento
Climatizzazione di edifici per la
conservazione degli alimenti,
Raffreddamento di processo.
Produzione di
elettricità
Eurobserv’er - Lo stato delle energie rinnovabili in Europa, edizione 2013
Maggiori informazioni sull’utilizzo del calore posso essere trovate nel Manuale BiogasHeat sull’uso sostenibile del
calore da impianti di biogas: http://www.biogasheat.org/documents/
Produzione di elettricità
supplementare con cicli ClasiusRankine (CLC), cicli Organici-Rankine
(ORC) o tecnologie Kalina
Esempi di buone pratiche
Riscaldamento delle serre a Rumbula, Lettonia
Il Biogas prodotto da una discarica di rifiuti urbani e industriali viene utilizzato per la produzione di elettricità e
calore. In totale, l’80% del calore viene utilizzato per il riscaldamento di uffici, per il reattore di infiltrazione, per
la produzione di acqua calda sanitaria e il riscaldamento di un complesso di serre esteso 3625 m2.
Teleriscaldamento per le case residenziali a Margarethen am Moos, Austria
La potenza termica complessiva dell’impianto è di 1,2 MW. Circa il 10% del calore prodotto viene utilizzato
per il riscaldamento dei digestori. Il calore residuo viene fornito a 120 famiglie attraverso una rete di
teleriscaldamento lunga 3,5 km. Inoltre, il biogas in eccesso viene iniettato nella rete del gas naturale ed è
venduto ad un distributore di combustibile locale.
Fornitura di riscaldamento ad un centro SPA in Trebon, Repubblica Ceca
La maggior parte dei biogas prodotto viene trasportato da un apposito gasdotto lungo 4,3 km, collegato ad un
impianto termale della città, dove un impianto di cogenerazione a biogas (844 kWel) fornisce calore al centro
benessere (per il riscaldamento dell’acqua calda sanitaria e di una grande piscina), e di un adiacente multicondominio residenziale. Due accumulatori di calore con un volume totale di 200 m3 sono installati con lo
scopo di compensare le fluttuazioni giornaliere della domanda di calore.
Riscaldamento per industria conserviera a Niederdorla, Germania
Due impianti di biogas di capacità termica da 500 kWel forniscono energia termica per l’azienda conserviera
situata nel quartiere. Il calore viene utilizzato per produrre vapore per il processo di produzione di barattoli di
frutta e verdura, nonché di marmellate. Inoltre, il calore viene usato per riscaldare l’ambiente di produzione. In
totale, quasi la metà del fabbisogno espresso in TEP (circa 1 milione di litri / anno) è sostituito dal calore dei due
impianti di biogas. Attualmente, a causa dell’uso discontinuo del vapore industriale, viene usato circa il 70% del
calore disponibile.
L’impianto a biogas di Lemvig, Danimarca - Tratta prodotti organici residui e i liquami provenienti da circa 75 aziende agricole. L’obiettivo principale
della sua costruzione era trattare il letame prodotto nelle fattorie per proteggere l’ambiente locale. Allo stesso tempo, le utenze di Lemvig hanno
apprezzato che il costo del calore prodotto localmente da biogas era inferiore al 45% rispetto al calore prodotto dal gas naturale.
Impianto ORC a Valovice, Repubblica Ceca - La tecnologia ORC è utilizzata per generare elettricità dal calore di scarico che è prodotta dal CHP. Con
l’ausilio di un’attrezzatura ORC con una capacità di 100 kW, è possibile produrre in aggiunta circa 740.000 kWh/anno.
Per ulteriori esempi VISITA - www.biogasheat.org
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Paesi in breve
Austria
Il Mercato del biogas austriaco ha un forte background agricolo e la sua produzione
su piccola scala è basata su impianti decentrati. Gli impianti di cogenerazione hanno
una potenza media installata di circa 250 kWel. Dopo l’esclusione del 20% del calore
utilizzato per il riscaldamento del fermentatore, è disponibile un potenziale uso di
calore stimato di 530 GWhth.
Secondo le interviste agli esperti, lo stimolo principale per la produzione di biogas in
Austria è l’ottenimento delle tariffe incentivanti per la produzione di elettricità verde.
Tuttavia, in molti casi, questo potrebbe aver portato ad una massimizzazione della
produzione di energia elettrica verde invece di concentrarsi anche sull’uso efficiente
del calore. Anche la posizione degli impianti di biogas risulta essere una variabile
cruciale. In alcuni casi la scelta della posizione non è stata ottimale e possono essere
utilizzate soltanto frazioni minori del calore prodotto.
Quindi, il calore prodotto in eccesso è dato ad alcuni mercati locali di calore. Il
collegamento degli impianti di biogas agricoli esistenti alla rete di teleriscaldamento
per iniettare calore in eccesso è quasi esaurito. Attualmente, gli operatori austriaci
spingono gli impianti di biogas verso un efficiente utilizzo del calore sul posto, dato
che molti impianti si trovano in zone rurali. Il riscaldamento delle abitazioni vicine, di
stalle, e l’essiccazione dei diversi prodotti agricoli di base (ad esempio, grano, fieno o
trucioli di legno) con costi di investimento bassi sono le opzioni favorite. Se il calore
del biogas viene utilizzato in modo efficiente i gestori degli impianti ottengono un
bonus da cogenerazione. I prezzi del calore sono circa un decimo rispetto a quelli
agevolati dalle tariffe per la produzione di elettricità verde. Come promettente
opzione futura viene vista la combustione del biogas grezzo in un cogeneratore
satellite e l’upgrading a biometano.
I partner del progetto e7 hanno attualmente realizzato un test sul campo nell’Austria
occidentale. In tal modo l’impianto di biogas ottiene assistenza completa con
l’effettiva attuazione del modello di business impiegato sull’utilizzo del calore.
L’impianto esistente si trova vicino ai più grandi consumatori di calore. Tuttavia,
la qualità e la quantità del calore non è abbastanza alta considerando le piccole
dimensioni dell’impianto di 60 kW el, e che la fornitura di calore avviene su una
distanza di circa 1,5 km. Pertanto, sono soggette ad un confronto costi-benefici
diverse soluzioni in sito. La prova sul campo sarà completata in Autunno 2014.
Figura 2. Costruzione fai da te per l’essiccazione del fieno.
Repubblica Ceca
La maggior parte degli impianti di biogas installati negli ultimi cinque anni sono stati progettati e costruiti solamente per la produzione di energia
elettrica, mentre l’utilizzo del calore è nullo o basso ed in genere limitato solo all’azienda agricola. Una nuova legge che disciplina il sostegno
pubblico per le FER è stato adottato nel 2012 e stabilisce le condizioni di sfruttamento ragionevoli del calore dei nuovi impianti di biogas a
partire dal 2014. Nel frattempo, però, tutto il supporto operativo per l’energia elettrica da FER (tranne il piccolo idroelettrico) è stato bloccato.
L’unico sistema di supporto operativo ancora in atto è il bonus verde per l’energia elettrica prodotta da cogenerazione (applicabile solo ai nuovi
impianti con potenza installata non superiore ai 550 kWel), ma non è sufficiente per fare dei nuovi piani economicamente fattibili, quindi non sono
attualmente in fase di progettazione nuovi impianti biogas.
I nuovi progetti per aumentare l’utilizzo del calore prodotto dagli impianti di biogas esistenti dovranno essere basati solo sui ricavi della vendita
del calore. Esistono decine di luoghi con impianti a biogas abbastanza vicini per costruire un collegamento per fornire l’acqua calda ai potenziali
consumatori (come grandi strutture sanitarie o sistemi di teleriscaldamento) e potrebbero fornire calore ad un prezzo competitivo rispetto alle
caldaie a gas naturale. Tuttavia, tali piani devono spesso a competere con le nuove unità di cogenerazione alimentate a gas naturale che ancora
ricevono un elevato supporto operativo.
Fornitura di calore dall’ impianto a biogas di Žamberk
L’impianto a biogas è stato realizzato nel 2011 in una fattoria vicino alla città di Žamberk in Boemia orientale ed è di proprietà della società
“KAVEMA” che lo gestisce. La sua potenza attuale è 1,75 MW el e 1.8 MW th. I potenziali clienti per l’utilizzo del calore sono:
1) la struttura sanitaria “Albertinum”, situata a circa 2 km dalla centrale;
2) il sistema comunale di teleriscaldamento con possibilità di un punto collegamento a circa 4 km dalla centrale.
Entrambe le linee di alimentazione sono tecnicamente fattibili e la capacità dell’impianto di biogas è sufficiente per fornire calore a entrambi.
L’impianto Albertinum di recente (settembre 2014) ha organizzato una gara pubblica per l’acquisto della fornitura di calore. Se KAVEMA sarà il
vincitore, sarebbe possibile installare la linea di collegamento nel 2015 e la fornitura del calore potrebbe iniziare nel 2016.
Il sistema di teleriscaldamento in città è di proprietà del Comune e viene gestito da una società di
facility management (SBZ). Il sistema comprende due aree di approvvigionamento separate con caldaie Tabella 2. I dati tecnici di base per Žamberk
centrali e diversi altri edifici grandi con caldaie locali. Uno studio di modernizzazione è stato eseguito
e raccomanda di interconnettere i due sistemi e alcuni degli edifici per andare a creare un sistema
La potenza termica
1.8 MWth
complessiva degli impianti
di teleriscaldamento con un consumo annuo totale di circa 5,5 GWh. Oltre alle misure nel sistema di
distribuzione sono state studiate anche le varie opzioni per la riduzione dei costi di generazione del
Possibile fornitura di calore a
1,25 GWh/a
calore. Oltre alle nuove caldaie a condensazione verrà installata, una fonte energetica alternativa
Albertinum
tra le seguenti: gas naturale combusto in cogenerazione, caldaia a biomasse vegetali o fornitura di
Possibile fornitura di calore al
calore dal biogas. Se l’ultima opzione sarà adottata, per KAVEMA sarebbe possibile installare la linea di
4.7 GWh/a
sistema di DH
collegamento dell’acqua calda e la stazione di scambio di calore al sistema di teleriscaldamento, e SBZ
dovrà coprire solo i costi di integrazione di questa fonte. La costruzione sarebbe prevista nella seconda
fase di ammodernamento del sistema di DH nel 2016.
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Croazia
Al momento in Croazia la motivazione principale per realizzare un impianto di biogas è la produzione di energia elettrica. La maggior parte degli usi
esistenti di calore sono l’essiccazione e la fornitura di calore alle serre. Solo di recente le prime implementazioni dei sistemi ORC sono prevalse. Questo
potrebbe forse rivelarsi il modello di business più promettente per il futuro, tenendo conto del paesaggio frammentato e che vi è la concentrazione
delle principali industrie e degli abitanti in pochi grandi centri abitati.
Landia Tordinci d.o.o - Impianto a biogas da 1MWel
L’impianto a biogas è stato costruito all’interno di uno dei più moderni
centri di mungitura bovina in Croazia. L’utilizzo ottimale di calore è stato
individuato tramite l’installazione di un sistema ORC (Organic Rankine
Cycle) per la trasformazione del calore residuo in energia elettrica. Sono stati
considerati due possibili varianti per l’impiego dei sistemi ORC:
I.) l’analisi di una maggiore potenza installata nell’impianto è stata effettuata
per utilizzare il calore di scarto disponibile per tutto l’anno.
II.) diminuire la potenza del cogeneratore, recuperando la potenza persa
attraverso l’unità ORC, e riducendo il substrato di ingresso (principalmente
mais insilato) e quindi diminuire il costo delle materie prime e della sua
preparazione.
I risultati degli studi hanno mostrato una redditività dell’investimento solo
per la seconda opzione, a causa del fatto che ogni incremento della potenza
installata comporta una diminuzione del prezzo di acquisto dell’elettricità.
Tabella 3. Dati tecnici dell’unità di cogenerazione con la
potenziale unità ORC:
Unità di cogenerazione a biogas esistente:
La potenza termica complessiva
dell’impianto è di
1.071 kW
Produzione pianificata di calore è pari a
8.780.000 kW /a
Autoconsumo di calore annuo
1.777.950 kW /a
Massima potenza elettrica dell’unità ORC
110 kW
Potenza dell’unità ORC nella seconda
opzione
85 kW
Produzione aggiuntiva massima di
energia elettrica
902.000 kWh
La produzione aggiuntiva di energia
elettrica nella seconda opzione
697.000 kWh
Danimarca
Attualmente, quasi tutti gli impianti di biogas danesi sono basati sulla cogenerazione (e l’utilizzo) di energia
elettrica e calore. Tuttavia, vi è una crescente attenzione tra le parti danesi interessate al biogas di predisporre
gli impianti con la possibilità di immettere nella rete del gas naturale il biogas, al fine di incrementare e
ottimizzare la produzione.
Limfjordens Bioenergi - ottimizzazione dell’utilizzo del calore
Questo progetto mira a migliorare l’utilizzo della produzione di calore dall’impianto di Limfjordens Bioenergi.
L’impianto centralizzato è stato realizzato nel 2009. Oggi, il biogas viene utilizzato in un’unità di cogenerazione
con una potenza di 1,4 MWel e 1,65 MWth. La produzione totale di energia elettrica viene venduta direttamente
alla rete pubblica. La produzione di calore prodotta dalla cogenerazione viene utilizzata in parte per il
riscaldamento del processo di fermentazione anaerobica dell’impianto, ed in parte per il teleriscaldamento
attraverso l’impianto di cogenerazione Sdr. Herreds, dove si usa anche il gas naturale. Il progetto prevede
la costruzione e l’esercizio di un impianto di upgrading (purificazione) del biogas a biometano e di 1,8 km
di gasdotto che collega l’impianto alla rete del gas naturale, Con le ipotesi applicate, il biogas potrebbe
essere consegnato alla rete di gas naturale al prezzo di vendita di 0.93 €/m3, aggiornando il valore attuale
del biogas (0,45 €/m3 di biogas calcolati come 100% metano), che vengono sommati ai costi di upgrading e
di riscaldamento alternativo (0,48 €/m3). Questo è bilanciato contro un prezzo del gas naturale di circa 0,99
€ /m3.
Il progetto comporterà la riduzione delle emissioni come segue:
Emissioni: 198 kg/MWh x 12.500 MWh = 2.475,000 kg
ossidi di azoto: 2,9 kg / MWh x 12.500 MWh = 36,250 kg
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Italia
L’Italia è un produttore molto importante di energia da biogas: alla fine del 2013 l’Italia è stato il 3° paese
produttore nel mondo (con 4,5 miliardi di euro investiti, più di 1000 impianti a biomassa con 900 MW di
potenza installata e 12.000 persone che lavorano nel settore. Una crescita molto intensa e incontrollata del
settore, soprattutto per quanto riguarda i grandi impianti (999 kW) è avvenuta durante il periodo 2009-2012
come conseguenza dell’incentivazione molto favorevole delle tariffe onnicomprensive per la produzione di
energia elettrica: nessun incentivo invece è stato considerato per l’utilizzo del calore, e quindi quasi tutti gli
impianti necessitano di interventi per migliorare l’efficienza complessiva. Dal 2013, gli operatori del settore
usufruiscono di incentivi minori e di un quadro che favorisce piccoli impianti alimentati con sottoprodotti
agricoli. Attualmente, il Consorzio Italiano Biogas sta conducendo una campagna di sensibilizzazione per
facilitare l’accesso di tali impianti di “prima generazione” ai certificati bianchi, e gli operatori dovrebbero
effettuare investimenti per migliorare la loro efficienza complessiva.
Attualmente in campagna vi sono molti grandi impianti che producono solo energia elettrica: una delle
possibili soluzioni per migliorare la loro efficienza è di aumentare la produzione di energia installando dei
sistemi ORC (Ciclo Rankine Organico). L’efficienza non è molto alta (circa il 7%), ma gli altri usi di calore sono
piuttosto difficili da attuare a causa della lontananza degli impianti da possibili utilizzatori finali del calore e
delle forti variazioni stagionali del Nord Italia: probabilmente l’unica alternativa di utilizzo per tutto l’anno è
per il processo di essiccazione del digestato.
Nei test sul campo in Italia è stata studiata La possibilità di installare un sistema ORC e contestualmente
diminuire la potenza di picco dell’unità CHP installata in modo da non superare il 1000 kW, che è la massima
ammessa per beneficiare della tariffa incentivante, e di conseguenza ridurre i costi per l’acquisto delle materie
prime, che verranno fornite al digestore in quantitativi inferiori, e per lo smaltimento del digestato.
La redditività economica dell’intervento è molto chiara, ma la sfida è quella di ottenere le autorizzazioni e di
continuare a godere delle tariffe incentivanti per la produzione di energia elettrica e possibilmente anche dei
certificati bianchi.
Germania
In Germania il biogas è prodotto da più di 7.850 impianti a biogas. Per lungo tempo l’obiettivo principale degli impianti di biogas è stato la
produzione di elettricità. Pertanto, l’Atto per le fonti energetiche rinnovabili 2009 (EEG 2009) ha introdotto un bonus di cogenerazione per l’utilizzo
del calore. L’ottimizzazione economica ed ecologica degli impianti di biogas è diventata la principale linea guida per l’utilizzo del calore degli
impianti a biogas. I gestori degli impianti di biogas hanno iniziato a prendere in considerazione le diverse strategie di utilizzo del calore, quali il
teleriscaldamento, raffreddamento o essiccazione del cippato. L’Atto per le fonti energetiche rinnovabili 2012 (EEG 2012) ha introdotto l’obbligo
di utilizzo del calore del 60% per i nuovi impianti a biogas e il bonus di cogenerazione è stato eliminato. Questo significa che gli operatori dei
nuovi impianti di biogas devono considerare le diverse tecniche di utilizzo del calore già in fase di progettazione dell’impianto. Il calore può
essere utilizzato per i processi industriali, dato che la richiesta di calore è costante tutto l’anno, e la quantità di calore utilizzato è molto elevata
(potrebbe essere addirittura l’intero sfruttamento del calore). Tra le opzioni interessanti vi sono le micro reti di teleriscaldamento, utilizzate per
riscaldare le abitazioni residenziali o per l’essiccazione del cippato o
di altri materiali.
Impianto Fischer & Jehle GmbH – realizzazione di una micro
rete di teleriscaldamento
L’impianto di biogas Fischer & Jehle GmbH, con potenza nominale
di 380 kWel. e 424 kWth. viene alimentato principalmente con colture
energetiche e letame. L’impianto produce circa 3.223.878 kWh di
energia elettrica e 3.682.056 kWh termici all’anno. Viene incluso
nell’utilizzo del calore il riscaldamento delle abitazioni e degli edifici
adiacenti all’azienda, così come a volte l’essiccazione del legname.
Il motivo principale per il gestore dell’impianto di investire in una
micro rete di teleriscaldamento era che il calore del biogas veniva
sprecato. Al fine di soddisfare la richiesta di calore necessario, la
capacità elettrica dell’impianto è stata aumentata da 380 a 550
kWel. Pertanto, 31 utenze sono stati collegate alla micro rete di
teleriscaldamento. La lunghezza finale dell’intera griglia è 1.280
m. La rete di teleriscaldamento ha iniziato ad essere operativa
nell’Estate 2014. I costi totali di investimento sono stati circa 235.000
€ e il tempo di ammortamento previsto è di circa 10 anni.
Figura 3. Silos e digestori di Fischer & Jehle GmbH
(Photo by D. Rutz, WIP)
Figura 4. Tubature (Photo by D. Rutz, WIP)
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Lettonia
Da quando è stato introdotto il sistema della tariffa elettrica incentivata in Lettonia, che è stato uno dei più alti incentivi in Europa, e in combinazione
con i contributi agli investimenti ammessi per il biogas, ha permesso agli investitori di ottenere un profitto anche senza fornire un reddito dalla vendita
di calore. La revisione del sistema di sostegno attuale, l’applicazione della nuova imposta sul reddito sui pagamenti ricevuti sull’incentivo di energia
elettrica, e l’aumento dei costi delle materie prime, ha influenzato seriamente la fattibilità economica dei nuovi impianti di biogas in Lettonia. Trovare
nuovi modi per ottenere un reddito supplementare, ad esempio con la vendita di calore, è essenziale per ottenere buoni risultati economici in Lettonia.
Attualmente il calore degli impianti di biogas per lo più viene utilizzato per il riscaldamento delle serre o per l’essiccazione di prodotti di legno. Alcuni
impianti di biogas vendono calore alle reti di teleriscaldamento o alle piccole industrie situate nei pressi delle centrale a biogas, ma ancora in molti
casi non vengono utilizzate notevoli quantità di calore. La maggior parte dei modelli di business di utilizzo del calore più promettenti, sono attraverso
l’installazione di impianti di essiccazione nelle zone remote o la fornitura di biogas ad impianti di cogenerazione situati al più vicino al consumatore di
calore.
PIEJURA Energy, Ltd - impianto di biogas che prevede diverse opzioni di utilizzo del calore
PIEJURA Energiy biogas è un impianto situato in LIVI, Nica parish, Lettonia. I consumatori di calore più vicini sono uno stabilimento ittico situato a 50
metri di distanza dall’impianto, e le zone residenziali nella città di Nica, situate ad una distanza inferiore a 1 km dall’impianto. Nel 2012 calore è stato
utilizzato solo per il riscaldamento dei fermentatori. L’intenzione di fornire calore allo stabilimento, o per la città vicina per il teleriscaldamento è stata
valutata nell’ambito del progetto BiogasHeat.
Dopo il primo screening delle alternative proposte, una combinazione di consegna del calore
allo stabilimento ittico ed alla rete di teleriscaldamento nelle zone residenziali vicine è stata
Informazioni tecniche:
valutata come alternativa più promettente. Il sistema di teleriscaldamento attuale utilizza
Inizio dell’operazione, anno 2012
2012
tronchi di legno come combustibile e non viene utilizzato durante i mesi estivi. Esso prevede
solo il teleriscaldamento e non fornisce acqua calda sanitaria per i residenti, e vengono quindi
Capacità elettrica installata, MWel
2.2
utilizzati dalle famiglie scaldacqua elettrici. Per creare una sufficiente domanda di calore nei
Capacità termica installata, MWth
2.186
mesi estivi dovrebbe essere presa in considerazione la fornitura di acqua calda sanitaria
dall’impianto di teleriscaldamento centrale. È stato consigliato dal progetto BiogasHeat di
Produzione totale di calore, MWh/anno
17 500
effettuare uno studio di fattibilità dettagliato di sviluppo sul teleriscaldamento.
Utilizzo di calore per i fermentatori, MWh/anno
3.000
Consegna di calore alla fabbrica ittica, MWh/anno
5.280
Il calore in eccesso disponibile per altri usi, MWh/
anno
9.220
Il collegamento tra l’impianto e lo stabilimento ittico è stato realizzato nel 2013 (vedi figura
sotto). Lo stabilimento sta ottenendo calore dal ciclo di raffreddamento dei gas di scarico dei
motori CHP e lo utilizza per generare il vapore necessario per le operazioni di trasformazione
del pesce. Tuttavia, il progetto BiogasHeat raccomanda un dettagliato audit energetico
della fabbrica. Un audit energetico professionale darebbe una migliore comprensione della
domanda di calore.
Figura 5. Costruzione della connessione tra
l’impianto a biogas e la fabbrica ittica (foto di
I.Dzene, Ekodoma)
Romania
Al momento, il mercato delle energie rinnovabili in generale, e quello per il biogas in particolare sono ancora caratterizzati da una carenza di
dinamica e di nuovi sviluppi. Dopo due anni di ritardo nella legge sulle rinnovabili, da Marzo 2013 il Governo ha deciso di rinviare i pagamenti per
un certo numero di certificati verdi (in particolare nel fotovoltaico e eolico) per il periodo 2017-2020. C’è stata una riduzione del regime di sostegno
dei certificati verdi, anche per gli impianti già esistenti. I regimi di sostegno per il biogas e per l’energia da biomassa non sono stati modificati.
Tuttavia, le misure attuate hanno influenzato negativamente il mercato del biogas, a causa della inaffidabilità del quadro legislativo. Molti progetti
sono stati annullati nel corso del 2013 e 2014. Una tendenza positiva che potrebbe essere vista nel mercato è la maggiore consapevolezza degli
agricoltori verso le opportunità offerte dal biogas. Sia le colture energetiche che i sottoprodotti agricoli sono ora chiaramente identificati come
opportunità di business, anche se le condizioni del mercato non sono del tutto favorevoli ai nuovi investimenti.
Un’altra tendenza promettente è l’interesse da parte dei proprietari (compresi gli enti pubblici) dell’impianto di trattamento delle acque reflue a
sviluppare impianti di biogas all’interno del processo di trattamento delle acque reflue.
L’impianto di biogas esistente ed alimentato con fanghi da depurazione è destinato ad essere ampliato con un nuovo essiccatore per i fanghi. Dati
tecnici dell’unità di biogas del depuratore:
• 3.000 metri cubi al giorno
• Due reattori di biogas
• 300 kW el. potenza installata
• isolamento del serbatoio da migliorare e recupero dal cogeneratore
dell’energia termica che potrebbe essere ulteriormente utilizzata nel
processo di essiccazione dei fanghi.
Il field test si è focalizzato sulle misurazioni delle perdite di calore di
processo, tra l’equilibrio ottimale del calore utilizzato nei reattori di
biogas e l’uso efficiente dell’energia in eccesso nello scomparto di
essiccazione dei fanghi.
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www.biogasheat.org
Conclusioni
Mercato
• I mercati del biogas nei paesi di progetto differiscono ampiamente
• Il mercato del calore nei paesi di progetto è molto vario
I motivi principali per il mancato l’utilizzo del calore sono:
• La mancanza di consapevolezza del fatto che il calore può essere utilizzato
• La mancanza di conoscenza sui possibili utilizzi
• Le condizioni giuridiche e politiche sfavorevoli
Quadro normativo
• Il sistema di sostegno più efficace per la produzione di biogas si basa sulle tariffe incentivanti
• L’aggiunta come requisito cogente dell’obbligo di utilizzo di calore o dell’efficienza va acoppiata ad una lista dei possibili utilizzi del calore
• I regimi di sostegno devono essere a lungo termine, affidabili e sostenibili
Opzioni per l’ utilizzo del calore
•
•
•
•
Gli impianti di biogas variano notevolmente in termini di dimensioni e di capacità
Altri fattori quali la posizione e la materia prima fornitura svolgono un ruolo importante
Vi è un gran numero di opzioni per l’utilizzo del calore
L’opzione giusta per ogni impianto deve essere valutata caso per caso
Verifiche di fattibilità / Business case
• La posizione gioca il ruolo più importante per l’utilizzo del calore da impianti a biogas
• Per gli operatori le condizioni normative instabili sono il più grande ostacolo
• La pianificazione e i contratti a lungo termine sono necessari per un business case di successo
Le tre opzioni principali per utilizzo futuro del calore sono:
• Upgrading del biogas a biometano per l’immissione in rete o il trasporto
• Fornitura di biogas ad una unità CHP satellitare con conseguente fornitura di calore
• Produzione di energia elettrica supplementare
In conclusione, si può affermare che ci sono sufficienti possibilità di impiego del calore per trovare una soluzione economica ed ecologicamente
attuabile per la maggior parte degli impianti di biogas. Il problema principale è la scarsa considerazione per
il calore come eergia utile, che si traduce in un quadro normativo sfavorevole. Il primo passo verso un mercato
del calore sostenibile in Europa è rendere consapevoli le parti interessate e i responsabili politici del
valore del calore. Successivamente, le migliori condizioni di inquadramento, il sostegno finanziario
e l’uso delle conoscenze esistenti sull’argomento potranno avere un grande impatto sull’efficienza
energetica e sulla sicurezza energetica in Europa, così come sulla situazione del reddito dei gestori
degli impianti e degli agricoltori.
Redazione
Edizione & grafica: Istituto per l’Energia Hrvoje Požar, Savska 163, 10000 Zagabria, Croatia
Ekodoma, 3-3 strada Noliktavas, Riga, LV1010, Lettonia
Fonte delle foto a pagina 6:
Foto 1 www.a4d.lv/lv/plaukts/kpfiatbalsts-tematiskiem-rakstiem-la/
Immagine 2 www.agrarplus.at
Immagine 3 Bioplyn Trebon s.r.o. opuscolo
Immagine 4 www.thueringen.de
Foto di copertina di D. Rutz, WIP
Il progetto BiogasHeat è sostenuto da
Co-funded by the Intelligent Energy Europe
Programme of the European Union
Disclaimer: La responsabilità per il contenuto di questa pubblicazione è esclusivamente degli autori. Essa non riflette necessariamente il parere
dell’Unione Europea. Né EASME né la Commissione Europea sono responsabili per l’uso che può essere fatto delle informazioni qui contenute.
I Partner di BIOGASHEAT
WIP Renewable Energies, Germania
Energy Institute Hrvoje Požar, Croazia
Energy Efficiency Center SEVEn, Repubblica Ceca
SOGESCA Srl, Italia
e7 Energie Markt Analyse GmbH, Austria
Danish Technological Institute, Danimarca
SC Mangus Sol Srl, Romania
Euroheat & Power, Belgium
COORDINAMENTO BIOGASHEAT
Ekodoma, Latvia
Dr. Ilze Dzene [[email protected]]
SVILUPPO DI UN
MERCATO EUROPEO
SOSTENIBILE PER IL
RECUPERO DEL CALORE
DA IMPIANTI A BIOGAS
www.biogasheat.org