Quanto conviene davvero il biogas?

Focus
Rinnovabili
Quanto conviene
davvero il biogas?
Valutazioni economiche, basate anche sugli incentivi,
e scelte tecniche appropriate sono fondamentali
per valutare il Roi delle fonti energetiche rinnovabili
L
a scelta di investire nella realizzazione di un impianto per la produzione di energia da fonti rinnovabili è legata a valutazioni economiche,
influenzate dal regime di incentivazione
attuale ma, soprattutto, da quello futuro. Il ritorno dell’investimento, infatti,
richiede anni. Attualmente sono previsti
due differenti regimi di incentivazione
alternativi:
certificati verdi, obbligatori per gli impianti di potenza superiore a 1 MWe;
tariffa fissa omnicomprensiva (TF), op-
zionale per impianti di potenza inferiore
a 1 MWe. I certificati verdi sono sostanzialmente l’attestazione del fatto che una
determinata produzione di energia elettrica proviene da un impianto alimentato
da fonti rinnovabili. Il loro valore economico dipende dall’obbligo, per i produttori e gli importatori di energia elettrica
da fonte fossile, di immettere in rete una
percentuale di elettricità prodotta da
fonti rinnovabili. I certificati verdi in
loro possesso, quindi, provengono da
impianti proprietari, ma possono anche
200 bovini e la produzione dei campi di Cascina Valentino alimentano l’impianto di biogas
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essere acquistati con contratti bilaterali
o reperiti sul mercato telematico. Il valore di riferimento dei certificati verdi è
stato stabilito dal Gse in 180 euro meno
il prezzo medio di cessione dell’energia
elettrica determinato dalla Aeeg. Inoltre
i certificati verdi possono essere ceduti al Gse ad un prezzo pari alla media
delle contrattazioni di mercato dei tre
anni precedenti. Al contrario tariffa fissa
omnicomprensiva viene riconosciuta ad
ogni kWh prodotto e immesso in rete
Adesso si cambia
Con l’entrata in vigore del decreto legislativo 28/2011 sono però cambiati alcuni dei parametri economici previsti per
l’acquisto di energia elettrica prodotta
da fonti rinnovabili. In particolare, come
specificato nell’articolo 25, i certificati
verdi non acquistati dal mercato verranno ritirati ad un valore pari al 78%
di quanto riconosciuto dal Gse.
In alternativa, per tutti gli impianti che
entreranno in attività entro la fine del
2012, è possibile accedere a tariffe onnicomprensive che, come indicato nella tabella 3 del Decreto, per l’energia
prodotta da biogas è fissata in 280 euro
per ogni MWe. I tempi di realizzazione
di un nuovo impianto di biogas, però,
potrebbero prolungarsi oltre la fine del
prossimo anno. Per tale ragione è importante analizzare quanto previsto all’articolo 24, in cui sono specificati i nuovi
meccanismi di incentivazione per gli impianti che entreranno in esercizio dal 1°
gennaio 2013. Per simili installazioni, in
particolare, dal 2016 cesseranno definitivamente i certificati verdi. Inoltre per gli
impianti di potenza elettrica superiore a
5 MW l’incentivo verrà assegnato tramite
aste al ribasso gestite dallo stesso Gse.
Per gli impianti inferiori a questa soglia,
invece, il Ministero comunicherà il valore
degli incentivi, diversificati in funzione
della fonte di energia rinnovabile e di
specifici scaglioni di potenza. La nuova
normativa provoca un impatto determinante sulla definizione dei business
plan, ovvero le previsioni economico
finanziarie di un impianto, e sulla possibilità di ottenere finanziamenti. Infatti,
come ha spiegato Alessandro Casula, del
Politecnico di Milano, nel corso del convegno “Digestione anaerobica di reflui e
biomasse: metodi e tecniche per la produzione di biogas”, organizzato da Flygt,
le scelte degli istituti di credito si basano,
tipicamente, sulla teoria finanziaria nota
con l’acronimo Van (valore attuale netto). Il sistema prevede di realizzare la
somma algebrica di tutti i flussi di cassa,
attualizzati al costo del capitale, generati
dal progetto, finanziando solamente progetti con VAN previsto positivo.
Nell’analisi di un investimento in energie alternative influiscono fattori economici e scelte tecniche
L’impianto di Pizzighettone fornisce energia sufficiente per le esigenze di 2600 famiglie
Accanto agli aspetti prettamente economici, come spiega Casula, nella valutazione di un business plan si inserisce
il rischio che l’energia prodotta possa
risultare inferiore rispetto al quanto stimato in fase progettuale. Infatti, negli
impianti a biogas, si potrebbe verificare
una minor efficienza di conversione anaerobica, dovuta ad errori nella gestione o
nella tipologia di alimentazione utilizzata.
A questo si aggiungono problemi dovuti
a guasti o fermi per manutenzione. Per
tale ragione è necessario che un progetto si riveli interessante, dal punto di vista
economico, anche a fronte di produzioni
energetiche inferiori rispetto a quelle
teoriche, garantendo così un margine
di sicurezza per gli investitori.
Il valore del movimento
Proprio per garantire i maggiori livelli di
efficienza, riducendo anche i consumi
di energia necessaria per il funzionamento dei digestori, Marco Leoncavallo,
Treatment Market manager di ITT Water
& Wastewater Italia, ha spiegato come
la produzione di biogas sia frutto di un
processo che può avvenire efficacemente solo se i fluidi coinvolti sono a
contatto con le molecole di ossigeno.
È quindi necessario che il materiale
immesso nell’impianto sia costantemente e correttamente movimentato.
Un’operazione non semplice, soprattutto
in considerazione del fatto che le miscele
di materiali organici sono caratterizzate
da una dinamica analoga a quella dei
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deformazione angolare (ovvero di spinta
fornita dal sistema di movimentazione),
mentre decresce progressivamente all’aumentare della spinta stessa. A fronte di
un’elevata viscosità, quindi, la spinta utile fornita dai mixer risulta limitata e, di
contro, cresce il consumo elettrico. Una
situazione che influisce sull’efficienza di
un impianto di biogas. Senza dimenticare
che, oltre determinate soglie di viscosità,
per ottenere una movimentazione efficace è necessario utilizzare numerosi mixer
o adottare tecnologie ad impasto.
Per ottimizzare l’efficacia del sistema di
digestione sarebbe quindi necessario disporre sempre di condizioni di viscosità
ideali. Un simile valore, però, non può
essere definito in fase progettuale, sia
perché è impossibile conoscere il substrato stesso, sia perché molto dipende dalle
percentuali di materie prime utilizzate.
Esemplificativo, in questo ambito, il fatto
che il materiale fresco, come gli insilati di
mais o di cereali, risulta molto più difficile
da miscelare rispetto a materiali “predigeriti” come il letame.
Una miscelazione efficiente consente di ridurre il consumo
energetico del digestore
Energia per un paese
Un esempio concreto di come l’utilizzo del biogas possa presentare un’interessante opportunità economica
è rappresentato dall’azienda agricola Cascina Valentino
di Pizzighettone, in provincia di Cremona, in cui è
stato realizzato un impianto da 995 kW. All’interno
del digestore convergono il letame e i liquami dei 200
bovini dell’allevamento, cui si aggiungono, agitati dai
mixer 4600 di Flygt, le biomasse provenienti da semina propria, oltre a sottoprodotti agroalimentari come
marcomela, frutta e sansa d’oliva. L’impianto, operativo dalla scorsa primavera, produce, ogni giorno, 23,5
MWh elettrici e 26 MWh termici. Ovvero la quantità
di energia elettrica richiesta, indicativamente, da 2600
famiglie e il calore sufficiente per garantire un corretto
riscaldamento a circa settecento appartamenti.
fluidi con struttura viscosa, noti anche
come “non-Newtoniani”. Al di là delle
definizioni, questo significa che, per movimentare strati di particelle adiacenti
di un liquido, è necessario superare una
specifica soglia, nota con il termine di
“sforzo di scorrimento” (Yield Stress).
Come emerge dallo studio delle curve di
viscosità, lo sforzo di scorrimento risulta maggiore a fronte di basse velocità di
Risultati concreti
L’esperienza, maturata a livello internazionale da Flygt, assume quindi un’importanza fondamentale. Proprio partendo
da risultati reali, misurati nelle decine di
impianti nei quali sono stati istallati i mixer Flygt serie 4600, Leoncavallo ha spiegato che è opportuno utilizzare macchine
caratterizzate da potenze di almeno 20
Watt per ogni metro cubo di digestore. Si
tratta, però, di un’indicazione di massima,
che può essere ottimizzata utilizzando un
software di simulazione, il Flygt MIDS,
sviluppato dai tecnici dell’azienda svedese
partendo dai risultati misurati su impianti
reali. In particolare, confrontando i dati
teorici con quelli effettivamente registrati,
sono emerse quattro indicazioni particolarmente significative:
una riserva di spinta riduce il consumo
totale di energia, specialmente in presenza di alti carichi volumetrici;
il letame diminuisce la richiesta di spinta;
alti contenuti di letame incrementano il
volume del digestore e, quindi, il consumo
di energia;
erba, paglia, granelli e pollina incremento
la richiesta di spinta.
Proprio in considerazione del fatto che
una miscelazione efficiente consente di ridurre il consumo energetico del digestore,
che grava in modo significativo sui costi di
un impianto, Flygt ha sviluppato una soluzione alternativa ai mixer di forma tradizionale: i Mixer 4460, più noti con il nome
di “banana blade”. Un appellativo frutto
della particolare elica bipala, dal diametro
di 2,5 m, in grado di fornire un’elevata
spinta pur a fronte di un basso numero
di giri. I vantaggi di una simile soluzione
risultano evidenti dalla tabella a fianco,
nella quale vengono messi a confronto
i dati rilevati su due impianti identici e
funzionanti in parallelo, alimentati con la
medesima materia prima. A fronte di una
maggior produzione di biogas, i consumi
energetici risultano pressoché dimezzati,
con evidenti vantaggi economici. Vantaggi
ulteriormente esaltati dal fatto che i “banana blade” sono facilmente installabili e
richiedono una limitata manutenzione.
Per le installazioni di dimensioni ridotte,
nelle quali è necessario utilizzare sistemi
di movimentazione particolarmente compatti, Flygt propone i nuovi mixer Midsize
4600-2p che, a fronte di una sensibile riduzione dell’energia elettrica assorbita,
consentono movimentazioni analoghe a
quelle dei “fratelli maggiori”, pur garantendo le stesse doti di robustezza che già
hanno reso famosi i 4600.
Confronto delle prestazioni tra digestore con mixer tradizionali e con mixedr banana blade
Parametro
U.M.
Potenza installata
Carico volumetrico
W/m3
Kg DM/m3d
Consumo energetico
Wh/m3d
129
73
30
Maggiore produzione di
biogas
43
Consumo energetico
Wh/kg
19,8
9,4
52
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Digestore con mixer
tradizionale
21,4
6,5
Digestore con banana
blade
15
7,7
Riduzione %