L’impiego energetico della biomassa: scelte tecnologiche e vantaggi ambientali

1. L’impiego energetico della biomassa: scelte tecnologiche e vantaggi ambientali Silvia Maltagliati Dipartimento di Energetica “S.Stecco” Università di Firenze

2. 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)

3. 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) Promozione e sviluppo sostenibile (*) degli impianti a biomassa; 2) Riduzione delle emissioni di inquinanti atmosferici e di CO2; 3) Valorizzazione del territorio e recupero dei terreni abbandonati; 4) Miglioramento della gestione dei terreni agricoli e forestali; 5) Integrazione tra aree rurali ed urbane. Requisito di esportabilità del prodotto ad altre Regioni o altre aree (*) economicità ma soprattutto sostenibilità ecologica

4. 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

5. 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 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) Fonte: “Impianti a biomassa per la produzione di elettricità” Prof. Ing. G. Riva- CTI

6. 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 • 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

7. 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

8. GIS Database • uso del suolo (IFT) • caratteristiche del territorio • informazioni su costi e produttività • caratteristiche fisiche della biomassa • Produttività di biomassa • Costi di produzione e trasporto • Potenziale energetico • Impatto ambientale e sociale Mappe Azione 1: Definizione del modello di stima del potenziale energetico da biomassa agro-forestale su base GIS Si definisce GISun 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 tipologie di imprese

9. Azione 2: Stima su base GIS della produttività di biomassa in Toscana Esempio: scarti della paglia di cereale e biomassa forestale produttività (tonn/km2/anno) 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) Analisi di produttività per specie vegetale e/o attività + Produttività: tonn/km2/anno

10. 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 Estensione dei 19 bacini di raccolta ottimali Azione 3: Progettazione ed implementazione di un algoritmo di calcolo del costo della biomassa all'impianto; definizione dei bacini di raccolta

11. Azione 4: Tecnologie di produzione di energia elettrica da biomassa Tecnologie diffuse per la generazione elettrica; taglia < 10 MWe • Fonte: “Biomass Combustion and Co-Firing”, handbook, Sjaak van Loo and Jaap Koppejan, 2002

12. 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 { LHC (biomassa secca) Produttività X Energia el. /unità biomassa (secca) GJ/(km2 anno)

13. 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

14. 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

15. 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)