Dipartimento di Ingegneria dell’Energia, dei Sistemi,

del Territorio e delle Costruzioni

Università di Pisa

CRIBE

Alessandro Franco

alessandro.franco@ing.unipi.it

ESPERIENZE SUL TERRITORIO DI GENERAZIONE

DISTRIBUITA E TELERISCALDAMENTO

Le biomasse o bioenergie forniscono circa il 10%

dell’energia primaria, tuttavia con forti differenze

• Nei paesi ad ad economia di transizione,

mediamente il 28%, con punte del 90%.

• Nei paesi ad elevato tasso di industrializzazine la

percentuale si riduce al 3-4%

Le bioenergie

L’approccio “rinnovabile” alle bionergie mira allo sviluppo della produzione di

energia da biomasse potenzialmente coltivabili (energy crops) e/o ricavabili (residui

agricoli o alimentari, potature di parchi) in specifici contesti territoriali.

Il settore si è sviluppato in maniera non sempre omogenea

Negli anni dal 2000 al 2014 il settore ha avuto un forte impulso per effetto di iniziative

private, spesso trascinate da un sistema di incentivazioni favorevole.

L’obiettivo di questa presentazione è quello di fare il punto della situazione di

quella che è stata l’esperienza italiana recente in questo settore mostrando

alcuni esempi caratteristici

Numerose esperienze di

biomassa da energia per

impianti di piccole e grandi

dimensioni sul territorio italiano

e toscano

Bio-generazione distribuita in

impianti di combustione e

gassificazione di piccole

dimensioni alimentati da

biomassa locale secondo il

criterio della filiera corta

Produzione di energia da

biomasse in impianti di

grande taglia

Impatto economico – sociale – ambientale

delle filiere di produzione energetica

Peculiarità del settore delle bioenergie

… …n ii + 1 1

xn xi+1 xix1

Yn+1 Yn Yi+2 Yi+1 Yi Y1

F1FiFi+1Fn

Il problema della utilizzazione delle biomasse pre la produzione di energia nelle varie

forme si presenta come un classico problema di tipo seriale o a disposizione

sequenziale, dove ci sono sempre e comunque almeno 4 livelli.

- Determinazione della risorsa;

- preprocessamento della risorsa (prime trasformazioni, trasporto, ecc,);

- trasformazione in biocombustibile;

- utilizzazione del biocombustibile per la produzione di energia.

I primi livelli sono quelli alla fine più importanti e riguardano la risorsa, che è ben diversa

da quella solare, pur se deriva da quella. In questo senso, non si può prescindere da

competenze di origine agronomica ed anche gli aspetti economico-sociali sono da non

sottovalutare. Settore interessante ma richiede integrazione di competenze

Ogni biomassa può arrivare ad una diversa destinazione intermedia

prima di trasformarsi in energia termica o elettrica

Wikipedia definisce la biomassa come

“tutta la materia non fossile di origine biologica”

ovvero

“all non fossil material of biological origin”

Due risultano essere le filiere maggiormente sviluppate sul territorio nazionale

1) Impianti per la produzione combinata di calore (energia termica) o più spesso di

energia elettrica e calore (CHP) mediante la conversione di biomasse ligno-

cellulosiche in impianti di media-grande taglia

Si tratta di caldaie a cippato di legno che alimentano impianti a spillamento

di vapore: in situazione invernale producono potenza termica per impianti di

teleriscaldamento, mentre in condizione estiva viene aumentata la

produzione di energia elettrica

2) Impianti per la produzione combinata di energia elettrica e calore (CHP) che

utilizzano biogas ottenuto da digestione anaerobica di biomasse umide (letame e

liquame zootecnico, frazioni organiche di RSU

Appartengono a questa categoria centinaia di impianti di taglie variabili da

15-20 kW elettrici e 20 kW termici, fino ad impianti di taglia di qualche MW.

Sono collegati ad aziende singole o a impianti consortili e la valorizzazione

energetica viene fatta utilizando un motore a combustione interna

Esempi di impianti sviluppati nel territorio nazionale

Numerosità, potenza e distribuzione impianti per la produzione di potenza elettrica

o elettrica/termica alimentati da bioenergie

Suddivisione per classi di potenza

degli oltre 4000 MW installati

Impianti per la generazione di calore o di calore ed elettricità

Nelle regioni subalpine (Valle d’Aosta, Lombardia, Trentino A.A. e Friuli) si è

storicamente sviluppato un comparto per la produzione di energia termica in

impianti alimentati con biomasse legnose.

Centrali del distretto altoatesino-tentino

fonti dei dati

Centrali degli altri distretti principali

Distretto valdostano-piemontese Distretto lombardo valtellinese

Altre regioni italiane

Distretto friulano

Dati:

• Pin = 12,9 MWt

• Pt = 10,9 MWt

• Pe = 2,8 MWe

Rete di teleriscaldamento:

• 18 km

• 250 utenze

Paesi di

- Collio

- San Colombano

IMPIANTO DI COLLIO VAL TROMPIA

L’ impianto è situato nella cittadina montana di Collio (Bs) in Val Trompia.

Esso costituisce un evoluto esempio di impianto cogenerativo (CHP: Combined Heat

and Power production) alimentato con biomasse legnose (CIPPATO DI LEGNO).

La potenza termica in camera di combustione è di 13 MW, di cui circa 6 MWt impiegati

per il teleriscaldamento di circa 250 utenze nei paesi di Collio e San Colombano.

Anno di realizzazione

2006

Schema tecnico semplificato e flussi di massa dell’impianto

ARIA ADD.

Quello qui riportato è uno schema semplificato dell’impianto.

Impianti alimentati a biogas da digestione anaerobica

Nelle regioni del nord (Emilia Romagna, Veneto, Lombardia, Trentino A.A) si sono

sviluppati numerosi impianti di piccola-media taglia alimentati a biogas: la tecnologia più

utilizzata per la valorizzazione energetica del biogas è il motore a combustione interna:

- Media aziende del comparto zootecnico

- Consorzi di aziende operanti nel comparto zootecnico

- Aggregazioni di piccoli comuni di residui agricoli e di frazioni organiche dei RSU

Impianto consortile di medie dimensioni

Bilancio di massa

Dati energetici impianto

Si tratta di un impianto di media taglia,

gestito da una cooperativa agricola nel

Trentino Alto-Adige costituita da 48

aziende agricole

Schema dei flussi

Schema dell’impianto

Il problema di questi impianti è spesso la corretta utilizzazione dell’energia termica

prodotta: una parte viene riutilizzata nel processo (per la digestione anaerobica). In

questo caso una parte alimenta una piccola rete di teleriscaldamento.

Non sempre questo è possibile.

Esempio di flussi energetici associati ad un motore a CI

Iniziative nel terrirorio toscano

Aree boschive

La Toscana è un territorio

molto interessante da un

punto di vista della

disponibilità di biomasse

per energia

A parte la manutenzione

delle aree boschive che

potrebbe interessare

direttamente questo

territorio, esistono

interessanti distretti agri-

energetici che si

presterebbero

all’implementazione di

iniziative

Interessante attività di

ricerca a livello universitario

(es CRIBE)

Impinati di teleriscaldamento di taglia medio-piccola

I soggetti fondatori del CRIBE, sono rappresentati da Laboratori, Dipartimenti e Centri di ricerca della Scuola Superiore San t’Anna e dell’ Università di Pisa

come di seguito riportati:

Laboratorio Land Lab – Agricoltura, Ambiente e Territorio della SSSA

Laboratorio Biolabs della SSSA

Centro Interdipartimentale di Ricerche Agroambientali “E. Avanzi” dell’UniPi (sede del CRIBE)

Dipartimento di Agronomia e Gestione dell’Agroecosistema dell’UniPi

Dipartimento di Coltivazione e Difesa delle Specie Legnose dell’UniPi

Dipartimento di Energetica dell’UniPi

Dipartimento di Sistemi Elettrici e Automazione dell’UniPi

Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei materiali dell’UniPi

Ingegneria Meccanica, Nucleare e della Produzione dell’UniPi

La nascita del CRIBE

Fornitura biomassa Logistica, fornitura e costo biomassa principali elementi di preoccupazione per

Imprenditori

Tecnologia Occorre tecnologia che permetta uso di biomassa eterogena (pezzatura) e con umidità

elevata. Combustione diretta è il metodo più semplice, altri (es. gassificazione) molto

sensibili a variazioni

Taglia Trend verso piccola taglia (< 200 KW): autorizzazioni più semplici. Più facili da

finanziare in un contesto di crisi del credito. Minore area richiesta, ma diseconomia di

scala notevoli

Uso di calore in aree industriali ed artigianali Impianto vicino a centro abitato per non disperdere calore ma lontano per non dare

fastidio

Accesso al credito

Difficile bancabilità. Approvvigionamento biomassa principale elemento di incertezza

Accettabilità sociale Impianti a biomassa percepiti come impianti di incenerimento ed oggetto di

contestazione (esposti e/o ricorsi a giustizia amministrativa)

Problemi per l’affermazione delle biomasse in Toscana

Conclusioni

- Molte iniziative nel settore delle bioenergie prevalentemente incentrate

sulla combustione di biomasse legnose e sul biogas

- Significativo trascinamento delle iniziative legata al sistema delle

incentivazioni: spesso ciò ha prodotto impianti non correttamente

dimensionati

- Impianti alimentati da biomasse hanno alcuni vantaggi rispetto ad altri

impianti basati su FER: produzione maggiormente programmabile

- Non sempre gli impianti sono alimentati da biomasse provenienti da

“filiera corta”

- E’ da valutarsi correttamente l’implementazione di nuove iniziative: è

necessario fare sistema ed avere a disposizione un quantitativo minimo di

biomassa proveniente dal territorio