La filiera legno-energia

La filiera legno-energia
Aspetti salienti dello stato dell’arte e prospettive
Autori del testo
Andrea Bordoni
Assessorato all’Agricoltura - Regione Marche
Emilio Romagnoli
ASSAM
Ester Foppa Pedretti
Giuseppe Toscano
Giorgio Rossini
Eugenio Cozzolino
SAIFET - Università Politecnica delle Marche
Coordinamento Scientifico
Prof. Giovanni Riva
[email protected]
Per informazioni
Emilio Romagnoli
ASSAM - Agenzia Servizi Settore Agroalimentare delle Marche
Trasferimento dell’Innovazione, Comunicazione e Progetti Comunitari
via Alpi, 2 - 60100 ANCONA - Tel. 071 808216
e- mail: [email protected]
ISBN 978-88-8249-082-9
GIANCARLO RIPESI EDITORE
Stampato su carta riciclata
1
La filiera legno- energia............................................................................................. 8
5.1.3 IL MOTORE A VAPORE. .............................................................................................101
2
Le biomasse utilizzabili.............................................................................................. 12
SCHEDA 11 - Teleriscaldamento. ..............................................................................105
2.1
2.2
2.3
2.4
Le risorse naturali............................................................................................................. 13
SCHEDA 1 - Siepi e bordature...................................................................................... 20
Le coltivazioni dedicate da biomassa......................................................................... 23
Le fonti legnose residuali................................................................................................. 29
Residui delle lavorazioni agroindustriali.................................................................. 34
6
delle filiere legno-energia.................................................................................. 109
3
La preparazione dei combustibili legnosi....................................................... 36
6.1
6.2
6.3
Organizzazione delle filiere........................................................................................109
Alcuni casi di riferimento............................................................................................... 111
Aspetti tecnico economici.............................................................................................. 112
SCHEDA 12 - Analisi di alcune esperienze
di minireti di Teleriscaldamento. ................................................................................ 115
SCHEDA 13 - Il modello di contracting. ................................................................123
ALLEGATI...........................................................................................................................124
Allegato 1 - Unità di misura ed equivalenze.........................................................124
Allegato 2 - Piano di Sviluppo Rurale
(nelle Marche per lo sviluppo della filiera legno energia)..............................125
Allegato 3 - Autorizzazioni - Scheda informativa Energia da biomassa
Regione Marche..................................................................................................................128
Allegato 4 - Zone climatiche........................................................................................129
Bibliografia e siti web di riferimento........................................................................131
SCHEDA 2 - Produttività dei Cantieri e Costi di Lavorazione...................... 39
SCHEDA 3 - Contenuto idrico e umidità del legno............................................. 43
3.1 I combustibili legnosi più diffusi............................................................................... 45
3.1.1 Legna in pezzi........................................................................................................................ 46
3.1.2 Cippato...................................................................................................................................... 50
SCHEDA 4 - Siti di Stoccaggio del cippato. ........................................................... 58
3.1.3 Pellet........................................................................................................................................... 60
3.1.4 Briquettes................................................................................................................................. 63
SCHEDA 5 - Certificazione e qualità dei combustibili...................................... 66
SCHEDA 6 - Potere calorifico del legno e umidità. ............................................ 70
3.2 Costo dei combustibili legnosi e accenni al mercato.......................................... 71
3.2.1 Legna. ........................................................................................................................................ 71
3.2.2 Cippato...................................................................................................................................... 71
3.2.3 Pellet........................................................................................................................................... 72
3.2.4 Bricchette................................................................................................................................. 74
4I processi di conversione del legno in energia. .......................................... 75
4.1 Combustione......................................................................................................................... 75
SCHEDA 7 - Combustione del carbonio................................................................... 78
4.1.1 Combustione ad uso domestico/familiare. ............................................................... 79
SCHEDA 8 - L’accumulo inerziale (puffering)...................................................... 81
4.1.2 Combustione di piccola e media potenza. ................................................................ 83
SCHEDA 9 - Le ceneri....................................................................................................... 86
4.2 Gassificazione e pirolisi.................................................................................................... 88
SCHEDA 10 - Le emissioni............................................................................................. 91
5Applicazioni ed usi energetici della biomasse legnose,
utilizzi diffusi e prospettive. .................................................................................95
5.1 Sistemi di cogenerazione (CHP)................................................................................ 95
5.1.1 Il Turbogeneratore Orc...................................................................................................... 99
5.1.2 Il Motore Stirling................................................................................................................100
Le prospettive di sviluppo a livello locale
Premessa
Questo volume fa parte di una collana divulgativa dedicata al tema dell’energia
ottenuta da fonti rinnovabili di origine agricola e forestale realizzata
dall’Assessorato Agricoltura della Regione Marche in collaborazione con
l’ASSAM ed il Dipartimento SAIFET dell’Università Politecnica dalle Marche.
La filiera legna-energia assomma le caratteristiche di essere una delle filiere più
poliedriche, versatili, capillari, tradizionali, che se da un lato ne rendono semplice
la presentazione, dall’altro la ricerca di sue declinazioni significative manifesta
tutto il suo grado di complessità nel ricercare assetti duraturi e sostenibili
ambientalmente ed economicamente. Nelle strategie per lo sviluppo delle fonti
rinnovabili ai fini energetici, ai diversi livelli europei e nazionali si è fatto molto
affidamento sull’utilizzo delle fonti lignocellulosiche per la produzione di energia
e in particolare di energia termica, grazie alle caratteristiche anzidette e alla
disponibilità, sicuramente teorica, che anche il nostro paese presenta. Difatti già
oggi vi sono alcuni segmenti con un intenso sviluppo, quale l’utilizzo della filiera
del pellet ad uso domestico che ha fatto diventare il mercato italiano del pellet
terzo in Europa con 1,2 Mt nel 2009. Altri segmenti, come le reti di teleriscaldamento
(anche di piccole dimensioni), fanno fatica a svilupparsi, portando difatti ad un
utilizzo di combustibile legnoso a poco più di 100 kg/procapite, che è uno/due
ordine di grandezza in meno rispetto agli altri paesi (siamo quint’ultimi nell’UE25).
Allo stesso tempo oltre l’80% dei consumi di combustibili legnosi è rappresentato
da “legna da ardere” in consumi domestici, che, ancora una volta, da una chiara
dimensione delle possibilità di razionalizzazione e sviluppo della filiera legnoenergia.
La breve delineazione dello stato dell’arte e di alcune prospettive riportate nei
capitoli, confidiamo possano essere da stimolo per una maggiore produzione di
energia da biocombustibili lignocellulosici, in particolare termica.
6
7
Il legno rappresenta una importante forma di accumulo dell’energia solare, grazie
alla reazione della fotosintesi clorofilliana, il meccanismo con cui le piante
producono carboidrati sfruttando la luce del sole. La combustione del legno libera
l’energia immagazzinata dalla fotosintesi producendo energia:
a) Rinnovabile - Il legno è da considerarsi
rinnovabile quando i suoi ritmi di
sfruttamento siano paragonabili a
quelli della sua rigenerazione, a
differenza dei combustibili fossili
(carbone, petrolio e gas) per i quali il
loro utilizzo significa sfruttare in
tempi brevissimi fonti energetiche
che si rinnovano in milioni di anni.
b) CO2 - neutrale - quando i ritmi di
prelievo sono paragonabili alla rigenerazione, l’utilizzo del legno non
contribuisce all’incremento in atmosfera di CO2 - il bilancio della CO2 liberata
con la combustione si può considerare pari a quella sottratta all’atmosfera
durante la fase di crescita della pianta; diversamente, l’utilizzo di combustibili
fossili produce una immissione netta di CO2 in atmosfera. A parità di energia
prodotta, il bilancio della CO2 immessa in atmosfera utilizzando il gasolio è
circa 15 volte maggiore (8,5 volte maggiore per il metano) rispetto a quella
emessa dalla combustione del legno.
c) Non impattante - la produzione della fonte energetica legno è l’unico processo,
che mentre si sviluppa in modo appropiato, genera un miglioramento
dell’ambiente e degli aspetti paesaggistici con ricadute positive sulla gestione
del territorio.
d) Pulita - Allo stato attuale la combustione del legno con le moderne tecnologie
produce emissioni nettamente inferiori a quelle delle tecnologie più tradizionali
(anche se vi sono ulteriori e necessari margini di miglioramento).
e) Sicura - attuando una corretta pratica di prelievo l’uso del legno non produce
danni ambientali diretti, anzi si possono realizzare dei benefici, quali ad es. la
manutenzione del bosco; inoltre lo sviluppo del legno-energia riduce i rischi
ambientali legati allo sfruttamento dei combustibili convenzionali
(sversamento di idrocarburi liquidi nelle acque e nel suolo, maree nere,
esplosioni di gas).
8
f) Decentrata e distribuita - l’uso del legno nelle filiere legno-energia consente
un maggior controllo sociale; possono avere una ampia diffusione territoriale;
si possono sviluppare in prossimità rispetto ai consumatori; possibilità di
utilizzo di fonti legnose sono riscontrabili pressochè ovunque.
g) Economica - il legno è tra le fonti di energia più convenienti; il costo
dell’energia primaria ricavabile dal legno è attualmente inferiore a quello di
tutte le altri fonti energetiche.
Nel 2007 circa il 34,0% dei consumi mondiali d’energia primaria è rappresentato
dal petrolio, il 26,5% è rappresentato dal carbone e il 20.9% dal gas naturale, per
un totale da fonti fossili pari all’81,4%. Il restante 18,6 è costituito da energia
elettrica prodotta da fcombustibili e rifiuti rinnovabili (9,6% circa,), da idroelettrico
(2,2% circa), da rifiuti non rinnovabili (0,2%), da altre rinnovabili (0,7%), da
nucleare (5,9%).
La filiera legno- energia
1 - La filiera legno- energia
Il peso delle singole fonti è molto diverso tra le aree geografiche. Per quanto
riguarda le biomasse si va dall’incidenza minima del Giappone (intorno all’1%) a
quella massima dell’India (superiore al 35%).
L’incidenza delle biomasse nell’Unione Europea a 27, nel 2007 è stata pari a 67,1
Mtep rispondente a al 4,5% ed è meno della metà di quella a livello mondiale
dove ovviamente si fa sentire il peso dei Paesi in Via di Sviluppo (escluso Medio
Oriente) dove è relativamente elevato il consumo delle fonti tradizionali ad uso
energetico.
Anche in Europa vi è una forte differenza nell’incidenza della biomasse sui
consumi. I Paesi del Centro-Nord Europa sono all’avanguardia nello sfruttamento
delle biomasse come fonte energetica: in particolare i Paesi scandinavi, ma anche
Francia, Belgio e Austria, con livelli d’incidenza delle biomasse superiori al 10%,
realizzati installando grossi impianti di cogenerazione e teleriscaldamento
alimentati a biomasse.
La Svezia e l’Austria, che contano su una lunga tradizione d’utilizzo della legna
da ardere, hanno continuato ad incrementare tale impiego sia per riscaldamento
sia per teleriscaldamento, fornendo un grande stimolo alle piantagioni di bosco
ceduo. Nonostante l’elevato potenziale di cui dispone, nel quadro europeo
dell’utilizzo energetico delle biomasse, l’Italia si pone in una condizione di scarso
sviluppo insieme con Portogallo, Grecia e Spagna.
La figura 1.1, che mette in relazione l’energia primaria prodotta da combustibili
legnosi, espressa in kWh/abitante con la ricchezza prodotta PIL/abitante, evidenzia
che, nel caso europeo, la scelta della biomassa come fonte energetica non è strettamente
correlata alla povertà (come accade nelle altre parti del mondo) ma a scelte culturali e
strategiche, oltre che essere ovviamente legata alla disponibilità territoriale.
9
La filiera legno- energia
In particolare Italia e Gran Bretagna presentano livelli di produzione di energia
procapite da combustibili legnosi molto inferiori sia rispetto a paesi con lo stesso
livello di “ricchezza”, sia rispetto a paesi più “ricchi”.
Fig. 1.2 - Produzione pro-capite di energia primaria da biomasse solide nei paesi UE25.
Fonte: EurObserv’ER, 2009
Fig. 1.1 - Rapporto tra energia primaria prodotta da combustibili legnosi
e ricchezza procapite.
In un recente studio di EuroObservER ponendo la la produzione di energia da
biomasse solide, espressa in tep1, in rapporto agli abitanti si può osservare nella
figura 1.2 che l’Italia è quint’ultima nell’UE27 con solo 0,032 tep prodotte da
biomasse solide per abitante.
La produzione di energia prodotta da biomasse solide (tep/abitante)
rapportata ad un combustibile legnoso, ad es. legna M30 (umidità = 30%,
vedi Scheda 3.2), in Italia corrisponde a circa. 109 kg di legna M30 per
abitante e per anno, rispetto ai 479 kg della Francia ed ai 4.611 kg della
Finlandia.
1 Tonnellata equivalente di petrolio (vedi anche Allegato 1)
10
11
La biomassa combustibile a base legnosa può essere ottenuta da un’ampia varietà
di fonti - sia primarie che secondarie.
Primarie - sono quelle collegate direttamente all’attività biologica, cioè alla fissazione
di energia solare in un prodotto strutturalmente complesso quale il legno.
Secondarie - sono invece quelle residuali, condizionate essenzialmente dall’attività
umana. Le fonti secondarie producono spesso grosse quantità di biomassa legnosa
che può essere disponibile a condizioni particolarmente favorevoli. Il loro
contributo è particolarmente elevato dove si concentrano l’industria, le prime
lavorazioni e le produzioni agroindustriali.
Le fonti legnose possono essere riassunte nella seguente tabella 2.1, che mette in
relazione le fonti con le categorie di combustibili da esse derivate, o anche secondo
lo schema proposto nella figura 2.1.
BIOMASSE E POTENZIALE USO ENERGETICO
NELLA FILIERA LEGNO ENERGIA
Le biomasse utilizzabili
2 - Le biomasse utilizzabili
Tab. 2.1 - Inquadramento delle fonti legnose
Fonti
Tipologia
legnose
naturali
Primarie
legnose
coltivate
Secondarie
12
legnose
residuali
Combustibile
Utilizzazioni boschive
commerciali
Allestimenti commerciali, cippato,
densificati
Taglio del bosco ceduo
Allestimenti commerciali, cippato,
densificati
Sfolli e diradamenti
Cippato, densificati
Ripulitura di fossi e
scarpate naturali
Cippato, densificati
Arboricoltura da legno
Allestimenti commerciali, cippato,
densificati
Arboricoltura lineare e
assiepamenti
Allestimenti commerciali, cippato,
densificati
Short Forestry Rotation
(SFR)
Cippato, densificati
Imballaggi legnosi
Cippato, densificati
Potatura del verde
urbano
Cippato, densificati
Residui della
lavorazione del legno
Cippato, densificati
Potature e espianti di
frutteti
Cippato, densificati
Residui di lavorazioni
agroindustriali
Utilizzi tal quale, cippato,
densificati
Fig. 2.1 - Diverso dettaglio di aggregazione con alcuni esempi specifici di biomasse
ligno-cellulosiche nell’ambito di ciascuna fonte precedentemente indicata.
2.1 - Le risorse naturali
Le foreste di tipo tradizionale costituiscono il maggior serbatoio di biomassa,
almeno in termini quantitativi. Il loro potenziale è enorme (vedi tab. 2.2), ma
l’utilizzo di questo potenziale è ostacolato molto spesso dalle condizioni di
marginalità che caratterizzano molti boschi.
Normalmente, nei nostri territori, tutte le aree più accessibili sono già state
investite dalle colture agrarie o da un’urbanizzazione crescente. Le foreste che
sono restate tali devono la loro sopravvivenza ad un’accessibilità limitata2, che
rende difficoltoso anche un eventuale sfruttamento energetico, pur se effettuato
razionalmente ed in maniera ecosostenibile.
Spesso, le colture legnose non forestali e le colture arboree fuori foresta possono
fornire biomassa combustibile a costi minori, perchè offrono condizioni favorevoli
all’impiego di tecnologie più efficienti. La distanza di esbosco è generalmente
limitata, e spesso si può accedere in campo direttamente con i mezzi di trasporto
- riducendo la movimentazione del legname ad un concentramento sommario.
Per questo motivo, la rosa delle possibili fonti di approvvigionamento dovrebbe
sempre includere tutte le colture legnose presenti all’interno di un ipotetico bacino
di raccolta.
2 Più di recente anche a misure di protezione e di tutele dei patrimoni naturali
13
14
Le biomasse utilizzabili
1,09
0,35
0,17
0,15
0,25
Canna (Arundo
donax)
PCS: equivale all’energia solare catturata e conservata in 1 kg di legno, senza considerare la parte ipogea.
PCI: Equivale all’energia che può essere concretamente ricavata da 1 kg di legno, senza considerare la parte ipogea.
12058
514,98
17,17
30.000
3880
165,73
18,21
9.100
650
14
Eucalipto
1893
80,86
18,21
4.440
740
6
Cerro
1612
68,84
18,21
3.780
630
6
Faggio
2771
118,33
18,21
6.500
500
13
Castagno
2331
99,56
17,17
5.800
290
20
Pioppo
3317
141,63
19,68
7.200
450
16
Douglasia
1990
85,01
19,68
4.320
360
12
Pino strobo
1437
61,40
19,68
3.120
390
8
Abete rosso
Abete bianco
8
380
3.040
19,68
59,82
1400
47,31 x 310
=
oltre
1.100
t/gasolio
0,21
0,30
0,18
0,13
0,12
%
Col/ha/anno
kg gasolio
GJ/ha
MJ/kg
kg/ha
kg/ m3
m3 /ha
Specie
Energia
solare
ricevuta
Accresimento
medio
Massa
Volumica
Sostanza
secca
PCS
Energia
immagazzinata
in 1 anno
Un aspetto importante quindi è il
tipo di intervento che ha analoga
importanza al tipo di coltura
(applicato a un bosco o a una
coltura non forestale) perchè
determina la quantità di biomassa
prelevata, le sue caratteristiche ed
il costo del prelievo.
Tab. 2.2 - Captazione energetica annuale media di alcuni boschi (da Zilli, 2002)
Nelle nostre condizioni appenniniche,
ogni anno un ettaro di bosco produce
un quantitativo di legno nuovo pari a
3,5 - 8,5 t/anno (circa 8 - 20 MWh/
(ha*anno)), sufficienti a riscaldare 5
classi di una scuola elementare di un
piccolo centro.
Rendimento
della
fotosintesi
Anche gli interventi fuori foresta offrono vantaggi non monetari - al pari della
selvicoltura. Infatti, se la manutenzione dei boschi offre importanti benefici in
termini di prevenzione degli incendi forestali, difesa dall’erosione e
immobilizzazione dell’anidride carbonica, il recupero di biomassa residuale da
colture non forestali risolve gravi problemi di smaltimento, con effetti altrettanto
seri sulla godibilità dei luoghi e sulla produzione di CO2.
15
Tab. 2.3 - Fonti legnose naturali, prodotti combustibili ottenibili e quantitativi
potenziali ai fini energetici
Fonti legnose
Tipologia di prodotti ottenibili
Il compito è stato svolto mediante, l’acquisizione e la sistematizzazione di
informazioni diffuse sul territorio e la costituzione di mappe di attitudine per la
produzione di biomassa, dedicata e/o residuale, ad utilizzo energetico e attraverso
la definizione di un modello con cui trattare informazioni tecnico-economiche
utili ad individuare filiere agro energetiche operanti su base territoriale (bacini e/o
distretti agroeenergetici).
Quantitativi (1)
t/ha di t.q.
- utilizzazioni boschive
commerciali
Allestimenti commerciali, cippato da
ramaglie e cimali, densificati
15 - 50
- taglio del bosco ceduo
Allestimenti commerciali, cippato da
ramaglie e cimali, densificati
70 - 120
- sfolli e primi diradamenti
cippato da ramaglie e cimali, densificati
30 - 70
- ripulitura fossi scarpate e
aree fluviali
cippato da ramaglie e cimali, densificati
60 - 120
Le biomasse utilizzabili
Nella tabella 2.3 si inquadrano le colture e gli interventi che si prestano meglio a
fornire biomassa combustibile, nonchè i quantitativi, derivanti da: popolamenti
forestali, arboricoltura da legno, ripulitura fossi, alvei e scarpate fluviali.
1) Quantitativi riferiti, rispettivamente, a cicli temporali tipici di prelievo
La figura 2.2, seguente è tratta da un recente progetto dell’ASSAM3 che aveva il
compito di sviluppare una valutazione quali-quantitativa della biomassa agricola
e/o forestale utilizzabile per la produzione di energia e di definire, in prima
approssimazione, i criteri per la definizione di distretti territoriali vocati alla
produzione di biomassa per la produzione di energia (altresì distretti territoriali)
con caratteristiche tecnico-economico favorevoli allo sviluppo di filiere
agroenergetiche o silvoenergetiche.
Fig. 2.2 - Carta dell’attitudine dei boschi marchigiani alla produzione della biomassa
per la filiera legno- energia.
Fonte: Elaborazione Centro Operativo Servizio Suoli - A.S.S.A.M
La figura 2.2 è uno dei risultati finali, quali sintesi dello studio sviluppato e mette
in evidenza, tra le altre cose, una alta attitudine alla produzione e quindi al prelievo
dei boschi marchigiani nella provincia di Pesaro-Urbino.
3 ASSAM, 2009 - Progetto “Valutazione del potenziale energetico della biomassa di origine agroforestale
e criteri per la definizione di bacini agroenergetici nella Regione Marche”. Probio (2006)
16
17
Le biomasse utilizzabili
…”Il ritorno del bosco su buona parte dell’Appennino marchigiano è auspicabile
considerando che la Regione Marche ha il primato della più alta percentuale di
seminativi sull’intera superficie territoriale regionale, pari al 47% contro il 36%
dell’Italia centrale ed il 30% del territorio nazionale; si deve poi considerare che
la superficie regionale è costituita per 2/3 da territori montani ed alto collinari e
che quindi buona parte dei seminativi sono localizzati in ambienti marginali sia da
un punto di vista colturale che economico.
Il bosco dovrebbe essere reinsediato per ragioni ecologiche ed ambientali
soprattutto nelle aree collinari della fascia costiera dove attualmente dominano i
seminativi e sono presenti ridotti lembi boscati lineari”….
Fonte: Regione Marche “Inventario e carta regionale della regione Marche Relazione generale”, 2000
… “Dal punto di vista della produzione di biomasse forestali ad uso energetico, le
aree collinari possono inoltre essere di grande interesse per contribuire alle
problematiche indotte dal global warming (Protocollo di Kyoto), con riferimento
ai crediti di carbonio generabili dagli impianti forestali e dall’uso delle biomasse
derivate dalla Short (Medium) Rotation Forestry, impianti a turno medio-breve
per la produzione del quantitativo calorico necessario al proprietario per il
mantenimento di caldaie a biomassa forestale o mista, o per la vendita aziendale
di parte della biomassa legnosa e della biomassa agricola in eccesso rispetto al
fabbisogno per autoconsumo.
18
La produzione di legno fuori foresta è un imprescindibile fattore di sviluppo per
l’agricoltura marchigiana, soprattutto a seguito della riforma della PAC (si pensi
agli effetti della medesima sulla cerealicoltura) ed alla crisi di alcune produzioni
per effetto delle scelte comunitarie in merito alle OCM (si pensi agli effetti di
recenti decisioni in merito sulla bieticoltura).
Vaste superfici che sino a poco tempo fa avevano la loro coltura di elezione
possono essere interessate da investimenti produttivo-legnosi; la scarsa
sperimentazione sul territorio regionale di impianti e tecniche colturali ad hoc
rende per ora la forestazione produttiva un obiettivo da perseguire, non potendosi
però valutare appieno la risposta e l’interesse dell’utenza, ma soprattutto le
soddisfazioni colturali e reddituali degli investitori. Le opere di afforestazione,
riforestazione ed agroforestazione sono una delle azioni chiave del Piano (azione
8) che concorre all’incremento del sink annuale e totale di carbonio (par. 3.3 degli
Accordi sottoscritti nella COP 7 di Marrakesh). La ricerca, la miglior progettualità
e la formazione degli imprenditori risulteranno anche questi elementi chiave per
un maggior successo degli impianti che si realizzeranno in futuro rispetto a quelli
realizzati con i regolamenti comunitari passati, e rappresentano specifiche azioni
del Piano (azioni 5 e 6)”.…
Fonte: Regione Marche - Piano forestale regionale, 2009, pag. 59
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Un’azienda agroenegergetica potrebbe essere
vista come un’azienda agricola multifunzionale,
nella quale le siepi e le bordure potrebbero
assumere un aspetto non trascurabile.
L’importanza di queste strutture naturalistiche è
molto importante al punto che negli ultimi anni,
se non sono preesistenti, ci si preoccupa di
realizzarle, il più delle volte con finalità prevalenti
di tipo paesaggistico.
Difatti l’importanza di tali strutture naturali è
molto più ampia ed è schematizzabile nelle
seguenti funzioni:
-- Biodiversità;
-- Beneficio paesaggistico;
-- Frangivento;
-- Controllo dell’erosione;
-- Fitodepurazione;
-- Captazione della CO2;
-- Contenimento della deriva dei fitofarmaci;
-- Integrazione del reddito (contributi);
-- Integrazione del reddito (miele, funghi, tartufi, frutti selvatici, selvaggina, ecc.);
-- Produzione di biomassa legnosa.
Una agricoltura che stà vivendo un progressivo abbandono della cura del
territorio in riferimento ad un minor impegno complessivo nella regimazione
delle acque e delle sistemazioni agrarie, strettamente collegato alla riduzione
del reddito da agricoltura;
--
Questi appezzamenti sono sempre più inseriti in una “campagna urbanizzata”
che richiama sempre più un bisogno di “ambiente” per bilanciare
l’urbanizzazione;
--
La qualità della biomassa prodotta e ceduata è molto spesso superiore a quella
di tutti gli altri tipi di biomassa da coltivazione dedicata.
Le specie arboree più diffuse sono la robinia, il frassino, il platano, l’ontano, tra le
quail si possono intervallare specie arbustive quail il nocciolo, il biancospino, il
prugnolo.
Gli interventi di assiepamento possono essere fatti sia consolidando strutture
preesistenti oppure, più convenientemente, rinaturalizzando razionalmente fossi,
scarpate, bordi di campi coltivati. I costi di realizzazione di siepi da energia sono
chiaramente molto variabili dipendendo da molti fattori quali la tipologia di
piante, la qualità del materiale vivaistico, l’investimento di piante per metro
lineare le cure nel primo anno di impianto, ecc…
I costi di realizzazione, quindi, indicativamente si possono stimare
in 2,5-4 €/metro lineare4.
Produttività media di turni di ceduazioni di 6-7 anni di assiepamenti razionali:
Focalizzando rispetto alla funzione di produzione di biomassa legnosa, si può
rilevare che una strategia di sostegno per la creazione di siepi e bordure nelle
aziende agricole, potrebbe integrarsi in tutte le filiere agroenergetiche.
--
Siepe di robinia, 4-6 t t.q./ 100 m lineari (M50)
--
Siepe di platano, 7-10 t t.q./ 100 m lineari (M50)
Apparentemente si tratta di un “ritorno al passato” (dopo la lunga fase
dell’agricoltura intensiva tesa alla massimizzazione della PLV, che ha portato ad
un abbattimento delle “tare” per lasciare spazio a cantieri agricoli complessi ed
altamente efficienti) in realtà da qualche anno, si vedono diversi strumenti
comunitari e la PAC spingere nella direzione della rinaturalizzazione del paesaggio
agrario ed in una maggiore azione di tutela del territorio.
Il potenziale contributo di siepi e bordure in termini quantitativi può essere
interessante, se si considerano i seguenti aspetti gestionali e produttivi di un
sistema arboreo lineare da biomassa sul nostro territorio:
I costi di prelievo sono generalmente bassi e sono riferiti normalmente a cantieri
rinvenibili nell’azienda (motosega, trattore con rimorchio). L’eventuale uso di
cantieri più complessi ha anch’esso dei costi di esercizio relativamente bassi per
la facile raggiungibilità delle piante e di conseguenza per la buona resa oraria che
si riesce ad ottenere. Indicativamente, in assenza di finanziamento per i costi di
impianto5 si può ritenere che il primo turno di taglio serva a pareggiare i costi di
impianto sostenuti mentre i turni successivi potranno garantire un reddito netto di
circa 300-400 € /100 m lineari per turno, riferiti al valore commerciale della
legna.
--
20
--
Le caratteristiche del territorio sono mediamente molto favorevoli. Un quadro
di frammentazione e polverizzazione delle aziende molto diffuse; appezzamenti
quindi medio-piccoli, quindi una maglia poderale piccola con un elevato
sviluppo perimetrale.
Le biomasse utilizzabili
Scheda 1 - Siepi e bordure
4 Usando piantine di piccole dimensioni di 1, max 2 anni di vivaio.
5 Attualmente diverse Regioni hanno inserito nei PSR 2007-2013 misure agro ambientale
per la realizzazione di assiepamenti e arboricoltura di pianura.
21
Mentre ben più alto sarebbe il vantaggio economico riferito al combustibile fossile
eventualmente sostituito:
~ 10 t legna M30 ricavabile da 200 m di siepe => 34 MWh6 => 1250 €
(prezzo di mercato legna 125 €/t 7)
34 MWh da metano => 3400 m3 => 2380 € (costo metano 0,7 €/Nm3)
34 MWh da gasolio => 3,18 t di gasolio => 2862 € (costo gasolio 900 €/t)
Tab.2.4 - Fonti legnose da arboricoltura da legno, tipo di prodotti combustibili
ottenibili e quantitativi potenziali ai fini energetici
Fonti legnose
Tipologia di prodotti ottenibili
2.2 - Le coltivazioni dedicate da biomassa
Le specie destinabili a coltivazioni dedicate per alimentare filiere energetiche
sono molteplici e distinguibili per cicli di vita, per tipologia di struttura vegetale,
per tipologia di biomasse combustibili ottenibili.
Nella tabella 2.5 sono riassunte alcune specie utilizzate in sistemi SRF (short
rotation forestry) che maggiormente hanno suscitato l’interesse in ipotesi
bioenergetiche.
Il prodotto combustibile ottenibile dalle coltivazioni SRF è normalmente un
cippato che viene realizzato direttamente in campo.
Tab. 2.5 - Fonti lignocellulosiche da coltivazioni dedicate (SRF), e potenziali
produttivi annuali
Quantitativi (1)
t/ha di t.q.
Coltura
Produzione s.s.
(t/ha)
Ciclo
- pioppeti
cippatura ex tondello da cartiera
35 - 50
- pioppeti
cippato da ramaglie e cimali
40 - 50
Pioppo taglio
biennale *
P
15
- pioppeti
cippato da ceppaie
15 - 20
Pioppo taglio
annuale
P
- noceti
cippato da ramaglie e cimali
25 - 40
Eucalipto
- ciliegeti
cippato da ramaglie e cimali
25 - 40
legna e cippato
4-8
- Specie diverse
(platano, acero, olmo, pioppo,
frassino, salice, robinia)
Le biomasse utilizzabili
La legna prodotta da circa. 170-200 metri lineari di siepe può soddisfare il
fabbisogno termico annuale di una abitazione rurale (caldaia di 30 kW).
Considerati i turni di ceduazione (5-7 anni) sono necessari circa 1000 metri
complessivi di siepe per l’autosufficienza.
range
Produzione stimata
(t/ha)
Umidità
biomassa
(%)
PCI
(GJ/
ts.s.)
media
s.s.
biomassa
stimata
medio
25
20
15
27
45
20,1
9
13
11
11
22
50
20,1
P
15
20
17,5
12
24
50
18,6
Robinia
P
10
15
12,5
11
22
50
17,8
Salice
P
10
15
12,5
11
22
50
18,7
* rapportato all’anno. Valori più probabili raggiungibili nei nostri ambienti.
1) Quantitativi riferiti, ripsettivamente, a cicli temporali tipici di prelievo
6 34 MWh sono il fabbisogno di energia termica di una abitazione di 200-300 m2, con consumi energetici
medio-alti.
7 Il vantaggio difatti è ancora maggiore perchè il costo del prelievo della legna dalla siepe è
significativamente più basso del suo prezzo di mercato.
22
Ancora più numerose sono le colture erbacee che sono state interessate in una
logica di produzione di biomassa ad uso energetiche da colture dedicate.
Nella tabella 2.6, sono riassunte quelle di cui vi sono le esperienze più significative
sui nostril territori. Peraltro solo per alcune di esse vi sono state concrete esperienze
di filiere operative e funzionanti. Molte sono in progetto e probabilente nei
prossimi anni l’interesse si focalizzerà sono su alcune di esse e vi saranno anche
processi di ottimizzazione della tecnica, percorsi di miglioramento genetico,
ottimizzazione della meccanizzazione e della logistica. In merito ai due ultimi
aspetti, sicuramente vi sono dei grossi passi da sviluppare; attualmente la biomassa
23
Le biomasse utilizzabili
necessita spesso di un condizionamento in campo per abbattere il tenore
dell’umidità, quindi la biomassa viene imballata o trinciata per arrivare ad un
combustibile che ancora presenta problematiche non marginali nella fase di
stoccaggio (fermentazioni, riscaldamento) e nella logistica (basso peso specifico
apparente).
Tab. 2.6 - Fonti lignocellulosiche da coltivazioni erbacee dedicate, e potenziali
produttivi annuali
Coltura
Ciclo
Produzione s.s.
(t/ha)
range
media
Produzione t.q.
(t/ha)
range
media
Umidità
alla
raccolta
(%)
biomassa
Produzione
stimata (t/ha)
P.c.i.
teorici
(GJ/t
s.s.)
range
*Stimata
s.s.
biomassa
media
Umidità
(%)
Canapa
A
8
15
12
27
60
43
70
75
30
12
20
15,9
Kenaf
A
10
20
15
15
80
48
35
75
35
15
48
15,9
Sorgo da
fibra
A
22
28
25
73
112
93
70
75
40
24
93
16,9
Canna
comune
P
20
35
28
36
88
62
45
60
40
25
62
17,5
Cardo
P
10
15
12
13
21
17
20
30
20
12
17
15,6
Miscanto
P
15
30
23
18
43
31
15
30
25
23
31
17,0
Panico
P
10
25
18
15
42
29
35
40
35
15
23
15,9
Fig. 2.3 - Produzioni energetiche ettariali di alcune colture da biomasse in rapporto
ai rispettivi valori di umidità al momento della trasformazione in biocombustibili
Nella figura 2.4 il potenziale energetico è messo in relazione con i costi di
produzione che sono stati necessari per ottenerlo.
In una fascia di potenziale energetico intorno a 7 tep/ha il Panico si distacca dalle
altre colture (Pioppo, Kenaf, Miscanto, Canapa) per avere dei costi diretti di
produzione relativamente contenuti. Canna e Sorgo da fibra presentano costi di
produzione tra i più elevati che però sono compensate da un livello di produzione
di biomassa e quindi di energia potenziale tra i più elevati.
A = annuale; P = poliennale (durata stimata di 10 anni)
(*) dopo eventuale condizionamento in campo
Le tre figure che seguono si propongono di mettere in relazione la produttività
delle colture da biomassa prese in considerazione con due aspetti fondamentali,
uno tecnico logistico relativo alla umidità e l’altro economico relativo ai costi di
produzione ettariali.
Nella figura 2.3 si osserva innanzitutto che tutte le colture energetiche alla fase di
raccolta, sia direttamente o per effetto di un processo di condizionamento (che
quindi incide sui costi), presentano un tenore di umidità inferiore al 50%; si può
notare che il Miscanto presenta un interessante equilibrio tra potenziale energetico
e umidità. Sorgo e Canna sono interessanti per l’alto potenziale produttivo e un
tenore di umidità più gestibile, rispetto al pioppo.
Fig. 2.4 - Produzioni energetiche ettariali di alcune colture da biomasse in rapporto
ai rispettivi costi di produzione
24
25
Le biomasse utilizzabili
Il costo stimato per produrre una tep (vedi figura 2.5) da biomasse dedicate può
ragionevolmente essere compreso tra 59 € e 158 € con le colture prese in
considerazione (costo medio 93,8 €/tep), sulla base di diverse esperienze di
coltivazioni e in una logica di sistemi di coltivazione che tengono in debito conto
il rapporto output/input tra energia immessa e ricavata dal sistema.
Tra le colture che presentano anche interessanti livelli di produttività ad ettaro si
segnala il Sorgo da fibra (tra le annuali), la Canna comune e il Panico (tra le
poliennali). Sono queste le colture erbacee di cui difatti si hanno i maggiori
riscontri operativi. Tra le colture SRF il pioppo presenta un interessante potenziale
che però deve fare i conti, più delle colture precedentemente citate, con la
vocazionalità del territorio, potendo in condizioni ottimali (terreni sciolti e falde
affioranti) raggiungere livelli produttivi molto interessanti (per ulteriori
informazioni su queste colture vedere anche il volume della stessa collana
“Biomasse ad uso energetico”).
Dal lavoro di ASSAM, in precedenza citato, che aveva anche l’obiettivo di
elaborare una carta attitudinale alla produzione di agroenergia a scala regionale e
un modello per il dimensionamento di filiere locali è stato definito un modello
multiparametrico che tenesse conto di disponibilità, vincoli e vocazionalità dei
suoli, è stata estratta la figura 2.6 che mette in evidenza come per il Pioppo ci sia
una attitudine alla coltivazione limitata alle zone di fondovalle dei bacini. Mentre
più ampia è l’attitudine alla coltivazione della Robinia (vedi fig. 2.7), che interessa
una ampia zona nella fascia verso la costa, in particolare nelle provincie PesaroUrbino e Ancona.
Fig. 2.6 - Carta dell’attitudine del territorio marchigiano alla coltivazione del Pioppo
SRF. Fonte: Elaborazione Centro Operativo Servizio Suoli - A.S.S.A.M
Fig. 2.5 - Costi indicativi di produzione di un tep equivalente derivante da diverse
coltivazioni dedicate per biomasse
26
27
Le fonti legnose residuali trattate di seguito sono solo alcune tra quelle teoricamente
utilizzabili per usi energetici. La scelta è stata fatta cercando di coniugare un
punto di vista tecnico (che pone le biomasse indicate da destinare ad uso energetico
quale proposta accettabile nell’ambito delle biomasse possibili) con la difficoltà
che comunemente si riscontra nell’operatività di chi si accinge ad utilizzare queste
risorse. Si tratta di biomasse residuali, che in alcuni casi orbitano nel campo dei
rifiuti (tab. 2.7) ma che presentano, se razionalmente e correttamente gestite, tutte
le caratteristiche di non pericolosità e di compatibilità con un recupero energetico.
Ancora più diffuse e comuni sono le biomasse agricole residuali (tab. 2.8).
Le biomasse utilizzabili
2.3 - Le fonti legnose residuali
Tab. 2.7 - Fonti legnose da verde pubblico, ripulitura fossi, scarpate e aree fluviali,
tipo di intervento praticabile e potenziali produttivi
Quantitativi (1)
Colture
Tipologia di prodotti ottenibili
Verde pubblico
cippato da cippatura di potatura
80 - 250 (kg/pianta)
cippato da cippatura integrale
60 - 120
Ripulitura fossi, scarpate e aree
fluviali
t/ha di t.q.
1) Quantitativi riferiti a cicli temporali tipici di prelievo
Fig. 2.7 - Carta dell’attitudine del territorio marchigiano alla coltivazione della
Robinia SRF. Fonte: Elaborazione Centro Operativo Servizio Suoli - A.S.S.A.M
Tab. 2.8 - Principali caratteristiche e potenzialità di alcune biomasse agricole
residuali facilmente rinvenibili sul nostro territorio
Produzioni
tipiche
Umidità
alla
raccolta
Carbonio
Ceneri
PCI
tt.q./(ha*anno)
%
% su s.s.
% su s.s.
MJ/kg ss
Paglia frumento tenero
3-6
14 - 20
7 - 10
17,2 - 17,6
Paglia frumento duro
3-5
14 - 20
5 - 10
17,2 - 17,6
Paglia altri cereali
autunno-vernini
3 - 5,5
14 - 20
5 - 10
13,8 - 17,6
Culmi di girasole
2-5
14 - 20
8,8 - 12,9
15,2 - 17,9
Sarmenti vite
3-4
45 - 55
2-4
18,0 - 18,4
Frasche di olivo
1 - 3,5
50 - 55
5-7
18,4 - 18,8
Residui potatura altri
fruttiferi
2 - 4,5
35 - 45
9 - 13
18,0 - 18,4
Sottoprodotto agricolo
28
45,6 - 48,4
42,7 - 46,8
47,6 - 49,3
29
I residui di potatura annuale dei fruttiferi, tal quali, in particolare nei moderni
frutteti con alberi di dimensioni sempre più ridotte, difficilmente sono utilizzabili
in caldaie di piccole dimensioni, ma considerando gli espianti dei frutteti a fine
ciclo, una azienda frutticola mista di 10-15 ettari con cicli disetanei dovrebbe
avere legna a sufficienza per alimentare una caldaia di 30 kW tutti gli anni. Peraltro
sono presenti caldaie predisposte per l’utilizzo di ramaglie densificate in ballette
di piccole dimensioni. In comprensori intensamente frutticoli non è raro riscontrare
servizi specializzati di raccolta dei residui di potatura e degli espianti con relativa
concentrazione di biomassa legnosa residuale che possono ambire ad alimentare
caldaie più grandi, eventualmente a servizio di minireti di teleriscaldamento o per
produrre combustibili densificati.
Le biomasse utilizzabili
La figura 2.8, derivante dallo studio ASSAM già citato, sulla base di una stima
pari a 3,88 t/ha di residui cerealicoli, mette in evidenza una loro significativa
concentrazione di disponibilità teorica nella provincia di Ancona. In generale,
mettendo insieme i residui della coltivazione del girasole, nell’area centrale della
Regione vi è un potenziale rilevante di biomasse residuali a basso valore di umidità
facilmente addensabili (balloni) e altrettanto facilmente stoccabili.
Fig. 2.8 - Superfici (ha) cerealicole e i relativi sottoprodotti per ciascun comune della
regione. Fonte: Elaborazione Centro Operativo Servizio Suoli - A.S.S.A.M
Fig. 2.9 - Superfici (ha) a girasole e i relativi sottoprodotti per ciascun comune della
regione. Fonte: Elaborazione Centro Operativo Servizio Suoli - A.S.S.A.M
30
Esempio di caldaia alimentabile con diversi biocombustibili, da fonti primarie e
residuali, e con possibilità di utilizzo di forme addensate, tipo ballette di residui di
potatura. Ditta Equador Snc (BO) (34-250 kW)
31
Le biomasse utilizzabili
Nella figura 2.10 si può osservare che la disponibilità dei residui potenzialmente
derivanti dalla potatura dei fruttiferi e decisamente più limitata rispetto ai residui
dei cereali e del girasole. Solo nella parte più a sud della regione (provincie di
Ascoli P. e Fermo ) è presente un’area con una concentrazione interessante.
Fig. 2.12 - Superfici (ha) ad olivo e i relativi sottoprodotti per ciascun comune della
regione. Fonte: Elaborazione Centro Operativo Servizio Suoli - A.S.S.A.M
Fig. 2.10 - Superfici (ha) a fruttiferi e i relativi sottoprodotti per ciascun comune
della regione. Fonte: Elaborazione Centro Operativo Servizio Suoli - A.S.S.A.M
Con densità territoriali simili a quelli dei fruttiferi per territorio comunale
(dell’ordine di circa 1000 t di residui/area Comune) la quantità di residui di
potatura di vite (fig. 2.11) e olivo (fig. 2.12) è però molto più diffusa sul territorio,
in particolare l’ampia fascia collinare che degrada verso il mare.
Fig. 2.11 - Superfici (ha) vitate e i relativi sottoprodotti per ciascun comune della
regione. Fonte: Elaborazione Centro Operativo Servizio Suoli - A.S.S.A.M
32
33
I residui delle lavorazioni agroindustriali, presentano anch’essi delle oggettive
difficoltà di inquadramento, valutazione e stima. Nella maggior parte dei casi
seguono il circuito dei rifiuti urbani e/o speciali. Il destino prevalente, quando non
finiscono in discarica, è il recupero di materia nel processo di compostaggio; altri
destini sono il recupero e riutilizzo come “materie prime secondarie” con recupero
di materia (es. olio di vinaccioli, marndorla di semi di drupacee)
Tab. 2.9 - Principali caratteristiche di alcune biomasse legnose residuali dalle
lavorazioni industriali facilmente rinvenibili sul nostro territorio
Residui della
lavorazione
industriale
Incidenza
sul prodotto
principale
Umidità
Massa
volumica
apparente
Carbonio
Ceneri
PCI
% sul t.q.
%
kg/m3
% su s.s.
% su s.s.
MJ/kg ss
Sanse esauste
22 - 28
15 - 20
400 - 500
45,8 - 54,4
4-6
17,6 - 18,4
Vinacce esauste
25 - 30
40 - 65
250 - 500
50,4 - 55,7
5-7
16,5 - 17,4
Noccioli pesca
4-8
12 - 15
350 - 550
50,8 - 57,6
1-3
16,9 - 17,8
Gusci noci e
nocciole
50 - 55
12 - 15
350 - 550
50,0 - 55,0
0,5 - 2
16,9 - 17,8
Le biomasse utilizzabili
2.4 - Residui delle lavorazioni agroindustriali
Fig. 2.13 - Da sinistra verso destra, nocciolino di sansa, gusci di nocciole, noccioli di
pesca, vinacce esauste.
Tra questi scarti ne esistono alcune tipologie altamente vocate al recupero
energetico (tab. 2.9), quali i gusci derivanti dalla lavorazione della frutta secca,
le sanse che in alcune realtà (spesso all’interno dello stesso stabilimento di
produzione) sono in grado di alimentare produzioni energetiche di tutto rispetto
(sono stati del resto storicamente recuperati ai fini energetici, basti pensare alla
carbonizzazione della sansa e gusci di nocciole, fatta fino a pochi anni fa, utilizzata
poi nei bracieri per il riscaldamento in ambienti familiari rurali); anche le vinacce
ed i vinaccioli presentano cicli di recupero interessanti.
34
Gusci di noci e nocciole sono combustibili facilmente stoccabili e conservabili
per il loro basso contenuto di umidità. Sono inoltre facilmente reperibili in
alcune aree ad intensa coltivazione delle colture e/o lavorazione della frutta
secca. 10 t di gusci sono sufficienti a soddisfare il consumo di un caldaia 30
kW per un funzionamento di 1.200 ore.
Fig. 2.14 - Esempi di caldaie
(Ditta Dalessandro - AP) con
funzionamento standard a pellet,
mais, cereali, noccioli d’oliva
e tutte quelle biomasse granulari
non superiori ad 8 mm di diametro,
adattabili anche per il funzionamento
con cippato, noccioli di frutta (pesche,
albicocche, prugne). 35
La prima opzione è praticata soprattutto nella potatura del verde urbano, dove si
preferisce semplificare il cantiere per ridurre l’ostacolo alla viabilità; mentre in
tutti gli altri casi è preferibile trasformare il residuo in una forma più facilmente
manipolabile.
Le biomasse lignocellulosiche richiamate nel capitolo precedente necessitano di
uno o più interventi per renderle più funzionali all’utilizzo e alla trasformazione
energetica. Sono pertanto necessari interventi in grado di far diventare la biomassa
naturale, coltivata o residuale un combustibile.
Fig. 3.1 - Schematizzazione
del condizionamento, quale insieme
di azioni necessarie per poter
trasformare convenientemente
le biomasse in biocombustibili.
Fig. 3.3 - Harvester
La preparazione dei combustibili legnosi
3 - La preparazione dei combustibili
legnosi
Fig. 3.4 - Cippatrice di grande
potenza in azione all’imposto
Da un punto di vista operativo, la raccolta si articola nelle seguenti fasi:
È necessaria pertanto una fase di
raccolta
che
consiste
nel
movimentare un certo materiale
dal luogo in cui esso è disponibile
a quello in cui è possibile caricarlo
sui mezzi per il trasporto.
Quindi considerando che i prodotti
agro-forestali8 sono trasportati
quasi esclusivamente su automezzi,
la fase di raccolta si considera
conclusa quando essi avranno
Fig. 3.2 - Forwarder in azione
raggiunto un piazzale di carico
adiacente ad una strada camionabile. Tale piazzale è detto imposto e la sua
superficie può essere la più varia (da un semplice allargamento della sede stradale,
fino ad uno o più ettari).
La biomassa arborea può essere raccolta e caricata sui mezzi di trasporto tal quale,
cioè senza subire alcuna trasformazione, oppure può subire una o più lavorazioni,
che hanno lo scopo di facilitarne la movimentazione.
8 Si tralascia il caso delle biomasse legnose residuali che presentano una complessita difficilmente
riconducibile a schematismi di carattere generale
36
-- Abbattimento; Concentramento; Movimentazione; Trasformazione
Non sempre queste operazioni sono tutte necessarie, così come è variabile la loro
sequenza, soprattutto per quanto riguarda l’eventuale trasformazione, che può
avvenire prima, dopo o durante la movimentazione.
È necessario, quindi organizzare opportunamente le diverse operazioni in sistemi
di lavoro così da evitare ogni rallentamento della catena di lavorazione che
andrebbe inevitabilmente ad incidere sui costi del combustibile finale, fino a
rendere antieconomico il prelievo.
La biomassa puó presentarsi in una gran varietà di forme: potature, ramaglie,
fusti sottomisura, grossi fusti non commerciali. Pertanto è evidente che
un’operazione come l’abbattimento, ad esempio, sarà necessaria nel caso dei fusti
in piedi, e superflua in quello delle ramaglie. Analogamente, l’eventuale processo
di trasformazione dovrà essere adeguato al tipo di residuo: la sminuzzatura è più
adatta alle piante intere, la frantumazione alle ramaglie grosse e l’imballatura a
quelle sottili.
Nella realtà le situazioni sono spesso più complesse per le condizioni fisiche
stazionali, soprattutto per quanto riguarda la giacitura del terreno e la disponibilità
di infrastrutture. Ad esempio le cippatrici transitano e operano male il terreno
pendente, ed in questo caso viene meno la possibilità di trasformare la biomassa
prima della movimentazione. Analogamente la viabilità determina la distanza di
movimentazione, e può condizionare la scelta dell’intero sistema di lavoro.
37
Infine, molto dipende dalla preparazione del personale e dalla disponibilità di
attrezzature meccaniche. In teoria, è possibile modificare quest’ultimo fattore con
maggiore facilità, soprattutto per quanto riguarda l’acquisto di macchinario
adeguato, in pratica, ciò avviene solo quando il nuovo mercato della biomassa
energetica diventa così importante da giustificare massicci investimenti per la
nascita di ditte specializzate.
In molti casi, il costo di raccolta e trasformazione è abbastanza limitato. Ciò che
manca è un mercato capace di assorbire questo materiale in quantità rilevanti, tali
da giustificare i necessari investimenti per meccanizzare i cantieri di raccolta.
Le trasformazioni più comuni sono:
-- depezzatura (taglio del materiale lungo in sezioni accorciate)
-- sminuzzatura (riduzione in frammenti regolari, tramite strumento a coltelli)
-- frantumazione (riduzione in frammenti irregolari, tramite strumento a martelli)
-- compattazione/imballatura (compressione del materiale sciolto in pacchi
più regolari e compatti)
La figura 3.6 riusssume le principali classi dimensionali derivanti da processi di
Fig. 3.5 - Da sinistra, operazioni di depezzatura, cippatura in piattaforma e raccolta
e addensamenti di sarmenti di vite in ballette di piccole dimensioni.
condizionamento che una biomassa
legnosa puo ricevere; le frazioni più
grossolane
hanno
un
utilizzo
combustibile diretto mentre per le
frazioni più fini (polvere di legno,
segature) si aggiungono processi di
compattazione che portano a forme e
dimensioni ulteriori di combustibili
densificati.
Fig. 3.6 - Classi dimensionali di
combustibili legnosi.
38
Scheda 2 - Produttività dei Cantieri e Costi di Lavorazione
La produttività dei cantieri forestali è estremamente variabile, e fondamentalmente
dipende da:
-- Caratteristiche del terreno, del bosco e delle infrastrutture;
-- Tipo di intervento;
-- Macchinario impiegato;
-- Professionalità degli operatori.
Chiaramente i migliori risultati si ottengono nel taglio raso delle piantagioni,
generalmente situate in terreno pianeggiante. In queste condizioni è possibile
meccanizzare tutte le operazioni in modo adeguato, ottenendo un’elevata
produttività oraria.
La preparazione dei combustibili legnosi
Occorre, ancora, considerare attentamente il valore ecologico/naturalistico
dell’ambiente in cui si opera, perchè questo può imporre particolari restrizioni sul
modo di operare e sul macchinario utilizzabile. L’impiego di mezzi cingolati, ad
esempio, spesso è vietato nei boschi cedui, ma spesso è accettato nei pioppeti.
Quando si opera in montagna, la produttività cala drasticamente, specialmente se
l’intervento consiste in un taglio selettivo. In queste condizioni l’economicità
delle operazioni dipendono dalla vicinanza di una strada su cui possano transitare
i mezzi di esbosco. In mancanza di infrastrutture adeguate, l’intervento risulta
troppo oneroso ed il bosco resta abbandonato. In ogni caso, anche dove esistono
le infrastrutture, la selvicoltura montana può competere con l’arboricoltura delle
pianure adiacenti solo dove offre assortimenti di un certo pregio.
Questo ovviamente non è il caso del cippato.
Occorre quindi sempre verificare se ci sono risorse disponibili in pianura, prima
di affrontare le difficoltà di prelievi in montagna. Chiaramente in presenza di
infrastrutture adeguate, un cantiere ben organizzato può produrre cippato anche
nei boschi di montagna, restando entro il prezzo massimo offerto oggi da molti
impianti: 60 - 70 €/t, (M40-M50).
In linea di massima si possono fornire alcuni campi di variazione per le produttività
di abbattimento, esbosco e cippatura (riassunti nella tab. scheda 2.1).
L’abbattimento direzionale effettuato con motosega consente una produttività
variabile tra le 0,8 e le 5 t/ora, escludendo l’eventuale sramatura e depezzatura.
La produttività supera facilmente le 10 t/ora, se il motoseghista è assistito da un
secondo operatore a bordo di un escavatore cingolato, arrivando a 50 t/ora nei
pioppeti specializzati. In questo caso, l’escavatore serve anche ad accumulare le
piante in mucchi compatti, agevolando l’esbosco. In alternative alla coppia
motoseghista-escavatore, si può utilizzare un escavatore dotato di testa di
abbattimento, che è più comodo e soprattutto molto più sicuro. In ogni caso,
l’impiego dell’escavatore è limitato ai terreni pianeggianti.
Anche l’esbosco delle piante intere è condizionato da produttività estremamente
variabili in funzione delle condizioni di lavoro. In terreno meccanizzabile,
l’esbosco su brevi distanze può essere effettuato:
39
con un escavatore, che spesso raggiunge una produttività oraria di 12-15 t/ora,
--
con un trattore con pinza posteriore quando la distanza supera i 50-60 m (su
150 m un buon trattore da 100 kW riesce ad esboscare anche 7 t/ora, a patto
che le piante siano state concentrate in fastelli di dimensioni adeguate) ;
--
si può utilizzare un trattore con verricello, dove il terreno è al limite
dell’accessibilità, in questi casi però si hanno prestazioni inferiori: 2,5-3 t/h.
Per la cippatura il divario tra la produttività delle diverse soluzioni che è possibile
adottare è ancora maggiore. In linea generale produttività e potenza sono
strettamente collegate in un rapporto direttamente proporzionale. Recenti studi
hanno dimostrato che la produttività della sola cippatura dipende essenzialmente
da due fattori: la potenza massima della cippatrice e le dimensioni del materiale
cippato. Al crescere di questi due fattori cresce anche la produttività della
macchina.
Naturalmente, la produttività del cantiere di cippatura dipende anche da altre
considerazioni, quali la mobilità della cippatrice e il luogo di cippatura, imposto
o letto di caduta. In linea di massima, una cippatrice produce di più se è impiegata
all’imposto e se gode di una buona mobilità.
Per la cippatura industriale, i dati indicano una produttività variabile tra le 10 e le
30 t/h, sempre che la cippatrice sia alimentata con una gru.
Se la pezzatura media lavorata è molto grossa e la cippatrice adeguatamente
potente si possono raggiungere le 400 t/h. Viceversa, la produttività delle cippatrici
leggere alimentate manualmente supera di rado la soglia delle 30 t/h, ed in genere
resta molto al di sotto.
Tab. scheda 2.1 - Range di produttività di diversi tipi di interventi
Operazione
Abbattimento
direzionale
Esbosco di
piante intere
40
Cippatura
Macchine
Operatività
Note
0,8-5 t/h
senza sramatura e
depezzatura
10 t/h
fino a 50 t/h,
nei pioppeti
specializzati
1 operatore
con motosega
operatore +
assistente
Escavatore
In terreno
meccanizzabile e
distanze inferiori a
50-60 m
12-15 t/h
Trattore con
pinza posteriore
distanze intorno ai
150 m
7 t/h
Trattore con
verricello
Terreni ai limiti
dell’accessibilità
in spazi ampi,
all’imposto
Cippatrice
leggera
alimentata a
mano
anche in piazzole e
aree di vegetazione
diradate
Con pezzature
grosse fino a 40 t/h
< 3 t/h
Una misura della variabilità della cantieristica forestale che può essere utilizzata
per il prelievo del legno e per la preparazione di assortimenti mercantili (escluso
i processi di addensamento) si può rilevare dalla tabella scheda 2.2, laddove è
evidente la grande variabilità di costo delle macchine ma evidentemente con
capacità operative significativamente diverse per le stesse funzioni.
Tab. scheda 2.2 - Costi di macchine e attrezzature per il primo condizionamento
della biomassa legnosa
Operazione/Macchina/Attrezzo
Prezzo macchina/attrezzo
Variazione (€)
Abbattimento/raccolta/prelievo/trasporto all’imposto
min.
max
Motosega
500
1.000
Trattore con verricello
48.000
65.000
Harvester
300.000
370.000
Harvester ibrido
220.000
260.000
Forwarder
180.000
270.000
Skidder
120.000
150.000
Processore su trattore
70.000
80.000
Processore su escavatore
220.000
240.000
Cippatrice piccola
4.000
38.000
Cippatrice media
15.000
80.000
Cippatrice grande
35.000
250.000
Segalegna
2,5-3 t/h
10-30 t/h
Prep.ne assortimenti mercantili/combustibili
Produttività
con motosega
Cippatrice
industriale
alimentata con
gru
La preparazione dei combustibili legnosi
--
almeno 100 kW
600
2.100
Spaccalegna
2.000
15.000
Combinate (sega-spacca)
8.000
75.000
Trasporto per utilizzo
Trattore con rimorchio
53.000
85.000
Autocarro con benna
110.000
150.000
41
Dove: Pu = peso del legno umido; Ps = peso del legno anidro
M rappresenta la misura normalmente impiegata nella compravendita
dei combustibili legnosi.
L’umidità del legno anidro si indica con la lettera u, è un valore %, ed esprime
la massa di acqua presente in rapporto alla massa di legno anidro.
Le due seguenti formule consentono di calcolare u a partire da M e viceversa.
1) u = 100 x M/(100 - M); 2) M% = 100 x u/(100 + u)
La preparazione dei combustibili legnosi
M = (Pu - Ps) x 100/Pu
Il grafico seguente rappresenta le relazioni riportate dalle precedenti formule 1) e 2).
Aspetti
Produttività
Prezzi
(€/t di t.q.)
Turni/disponibilità
anni
Vincoli
Punti di forza
Punti di debolezza
Boschi cedui
Cure colturali,
manutenzione
bosco
35 - 65
varie
35 - 70
15 - 25
2-4 t/(ha · anno)
12 - 25
Impatti ambientali, Accessibilità
accessibilità
35 - 65
1-2 t/(100ml · anno)
Assiepamenti,
arboricoltura
lineare
Ogni anno/
ciclo coltura
15 - 40
2-5 t/(ha · anno)
Residui di
potatura e
espianti
2-5
30 - 45
8-16 t/(ha · anno)
Forestazione
a ciclo breve
Riduzione costi
di smaltimento;
integrazione del
reddito
Diversificazione
uso di terreni;
specializzazzione;
incentivi pubblici
Costo di
opportunità suoli,
risorse idriche
Presenza di
contaminazioni
Costi di opportunità
suoli, suoli vocati
(pioppo), qualità del
cippato
Costi di sottrazione _
Impatti ambientali
positivi; valore
paesaggistico e
naturalità; ridotti
costi impliciti di
manodopera
Diseconomie di scala; Tare improduttive;
tare improduttive;
disagi alle operazioni
disagi alle operazione colturali
colturali; manodopera
specializzata
Qualità della
Grandi superfici;
biomassa; bilancio impatti ambientali
CO2 positivo,
positivi
potenziale notevole
Diseconomie di scala;
costi cantieristica;
manodopera
specializzata
>4
Tab. 3.1 - Quadro di sintesi dei principali aspetti delle biomasse lignocellulosiche considerate
Il contenuto idrico del legno si indica con le lettere M e/o w, è un valore %,
ed esprima la massa di acqua presente in rapporto alla massa di legno fresco:
Riduzione costi
di smaltimento;
integrazione del
reddito
Selezione
materiale, percorsi
differenziati,
dichiarati e
autorizzati
continua
10 - 30
_
Sottoprodotti
industriali
Ad esempio ipotizzando che la massa di un legno fresco appena tagliato sia per
metà di sostanza legnosa e per metà di acqua, abbiamo che il contenuto idrico del
legno (M%) è pari al 50% e l’umidità del legno (u%) è del 100%; analogamente
un cippato M30 presenta una umidità del legno (u%) del 43%.
Presenza di
contaminazioni;
aspetti burocratici;
accettabilità sociale
Riduzione costi di
smaltimento
Selezione
materiale, percorsi
differenziati,
dichiarati e
autorizzati
continua
15 - 20
_
Raccolta
differenziata
La presenza di acqua nel legno influenza, sotto molti aspetti, le peculiarità del
combustibile legno. Esiste un valore di equilibrio dinamico tra il contenuto del
legno lasciato ad essiccare e l’umidità dell’ambiente, che si attesta intorno al 20%.
A tali livelli è presente solo l’acqua di saturazione legata alle emicellulose e alle
fibre di cellulosa e lignina; mentre l’acqua di imbibizione, presente nei vasi e
nelle cavità parenchimatiche, è praticamente assente.
Presenza di
contaminazioni;
aspetti burocratici;
accettabilità sociale
43
42
Scheda 3 - Contenuto idrico e umidità del legno
Legno
M50
-15% in volume
Legno
M25
Durante la stagionatura fino a valori del contenuto idrico intorno al 35% non si
hanno riduzioni del volume del legno; mentre quando si inizia a perdere l’acqua
di saturazione si ha anche una ”contrazione” del legno che varia tra specie e
specie e può assumere valori tra il 10 e il 20% di riduzione rispetto al volume
iniziale (vedi anche tab. 3.13).
Il contenuto idrico del legno riduce grandemente il potere calorifico del legno, in
quanto parte dell’energia liberata dal processo di combustione è utilizzata per
l’evaporazione dell’acqua e difatti non disponibile per l’uso termico desiderato.
Per ogni kg di acqua evaporata si consumano 2,44 MJ
(pari all’energia di circa 0,2 - 0,3 kg di legna secca).
Il legno viene impiegato come
combustibile nelle sue diverse
tipologie naturali, subendo diverse
trasformazioni per assumore infine
diverse caratteristiche e forme. Le
piu diffuse trasformazioni del legno
in biocombustibili sono riferibili alle
seguenti tipologie:
-- Legna in pezzi
-- Cippato
-- Pellet
-- Briquettes/bricchette
UNI ha pubblicato le Specifiche Tecniche
UNI/TS 11263:2007 “Biocombustibili
solidi - Caratterizzazione del pellet a fini
energetici” e UNI/TS 11264:2007
“Biocombustibili solidi - Caratterizzazione
della legna da ardere, bricchette e
cippato” sviluppate dal Comitato
Termotecnico Italiano Energia &
Ambiente (CTI).
Vedi tabb. 3.2, 3.4, 3.8
La preparazione dei combustibili legnosi
3.1 - I combustibili legnosi più diffusi
Molto più articolato è il panorama dei biocombustibili solidi di derivazione dal
legno e dalle biomasse lignocellulosiche, che possono trovare, in alcuni casi,
anche utilizzi diretti senza condizionamenti; la tabella 3.2 ne riassume alcuni più
diffusi, senza pretesa di essere esaustiva.
Tab. 3.2 - Principali tipologie commerciali dei biocombustibili solidi (fonte: CTI-PROBIO)
Il contenuto idrico del legno influenza, inoltre, la “fluidità” del combustile (nel
caso di cippato e pellet); la conservabilità; la possibilità di destinazione energetica
(generalmente le caldaie di grandi dimensioni hanno più possibilita di sviluppare
processi di combustione ancora efficienti con biomasse con valori di umidità
elevati).
Combustibile
Metodo di preparazione
Bricchette
Ø > 25 mm
compressione in una pressa a pistone
Pellet
Ø < 25 mm
estrusione
Agglomerati sferoidali
Ø < 50 mm
centrifugazione
Combustibile in polvere (polverino)
< 1 mm
macinatura
Segatura
1-5 mm
taglio con strumenti affilati
Cippato
5-100 mm
taglio con strumenti affilati
Scaglie
varia
Ciocchi/tronchetti/tondelli
Tondo lungo
frantumazione con strumenti non affilati
100-1000 mm
taglio con strumenti affilati
> 500 mm
taglio con strumenti affilati
compressione in parallelepipedi
compressione in parallelepipedi
Balle
0,1 m
3
Balloni
3,7 m
3
Rotoballe
2,1 m3
compressione in cilindri
Minirotoballe
0,8 m
compressione in cilindri
Fascine
varia
Tronchi virtuali
5-6 m
Corteccia
varia
Paglia sminuzzata
44
Dimensione tipica
3
allineamento e legatura
3
10-200 mm
Semi o granella
varia
Gusci e noccioli
5-15 mm
compressione in cilindri
residui da scortecciamento degli alberi
taglio durante la raccolta
essiccazione
nessuna preparazione
45
L’ottenimento di legna in pezzi necessita di una serie di operazioni più o meno
complesse in funzione della collocazione degli alberi da cui essa deriva.
In linea generale comprende le seguenti fasi:
--
Abbattimento - consiste nella nel taglio al piede dell’albero e nella sua
collocazione a terra. È una operazione che può essere fatta con attrezzature
relativamente semplici (motosega) o complesse (harvester);
--
Allestimento - comprende le fasi di sramatura e depezzatura.
--
Concentrazione - a seconda della collocazione delle piante abbattute possono
essere necessarie operazioni di concentrazione delle piante intere o dei
prodotti della fase di allestimento (rami e tronchi più o meno depezzati) per la
definitiva riduzione in combustibili (legna in pezzi, cippato).
La movimentazione per la concentrazione può avvenire con diverse modalità
in dipendenza della condizione del letto di caduta rispetto all’imposto (luogo
di raccolta e deposito.
--
Normalmente la legna da ardere viene ridotta in pezzi di diametro compreso
tra 5 e 30 cm e lunghi circa 1 m. Questa ultima pezzatura presenta diversi vantaggi:
Una ulteriore lavorazione della legna a pezzi è la sua spaccatura in senso
longitudinale che viene applicata alle pezzature con diametri maggiori che viene
fatta meccanicamente con spaccatrici o con “taglia-spacca” combinate.
Spesso alla legna a pezzi si accompagna la stagionatura che può durare circa
1 anno, portando l’umidità della legna a circa il 25%; nel caso di stagionature più
prolungate (2 anni) l’umidità si può ridurre fino al 15%.
L’utilizzo di questo combustibile per riscaldamento è prevalente in ambito rurale
o montano, a livello domestico e più raramente in qualche caldaia con alimentazione
di tipo manuale e con relativamente bassa efficienza energetica (50-60%).
--
Facilità di accatastamento,
--
Facilità di misura e stima,
--
Maneggevolezza anche per una sola persona,
--
Possibilità di usare macchine semiautomatiche agevolatrici per la realizzazione
di rotoballe,
Assortimento
--
Facilità di trasporto su camion e rimorchi.
Tale pezzatura (1 m) può essere utilizzata in alcune caldaie (con potenze almeno
di 50 kW), viene usata nei forni di pizzerie, ma più comunemente questa pezzatura
viene divisa in due parti da 50 cm (caminetti, caldaie, forni) in 3 parti da 33 cm
(caminetti, forni) in 4 parti (stufe, termo cucine).
La preparazione dei combustibili legnosi
3.1.1 - Legna in pezzi
Tab. 3.3 - Rapporti di conversione legno/legna
Legno tondo
Spacconi
Legna spaccata corta
m3
msa
msa
msr
1 m3 tondame
1,00
1,4
1,2
2,0
1 msa spacconi di 1 m
0,70
1,0
0,8
1,4
1 msa legna spaccata corta
0,85
1,2
1,0
1,7
1 msr legna spaccata corta
0,50
0,7
0,6
1,0
La massa volumica sterica è un’unità di misura tipica delle biomasse legnose e
consiste nel peso di un volume di 1 m3 di ammassi di combustibili legnosi tal quali
(legna da ardere, cippato e pellet) che presentano al loro interno degli spazi vuoti,
più o meno grandi in funzione della loro pezzatura e della loro forma.
Si esprime come:
kg/msr; t/msr; o t/msa.
46
47
Metro stero accatastato (msa)
Metro stero alla rinfusa (msr)
La legna da ardere è classificata rispetto all’origine e provenienza, dimensione e
pezzatura, contenuto idrico e tipo di legno e/o composizione dell’assortimento
mercantile.
Tab. 3.4 - Classificazione della legna da ardere in base alla normativa UNI/TS
11264:2007.
Origine e provenienza
Tronchi di conifera e latifoglia
Tipologia commerciale
Legna da ardere
Dimensione o pezzatura:
CODIFICA
L (mm)
D (mm)
- Lunghezza (L)
P200 -
< 200
< 20
- Spessore (D) Ø max
del singolo pezzo
P200
200 ± 20
40 ÷ 150
P250
250 ± 20
40 ÷ 150
P330
330 ± 20
40 ÷ 160
Contenuto idrico (M o w)
Tipo di legno (composizione)
48
Fonte:
CTI - SC09 - Biocombustibili, specifiche e raccomandazioni (www.cti2000.it)
La preparazione dei combustibili legnosi
Specifiche per CIOCCHI e TRONCHETTI di qualità (legna da ardere)
Origine: 1.1.2 - Tronchi (Latifoglie, Conifere, Miscele e miscugli)
Umidità: M20
Dimensioni: P200, P250, P330 o P1000
Specie: indicare se latifoglie o conifere
Classe di qualità: nessuna traccia significativa di muffa o marciume; superficie
di taglio netta e regolare;
Densità energetica: legno di latifoglie E1700 (Ear ≥ 1700 kWh/m3 impilato); se
legno di conifere o miscuglio di latifoglie e conifere E1300 (Ear ≥ 1300 kWh/m3
impilato)
Tab. 3.5 - Vantaggi e svantaggi della LEGNA IN PEZZI
Vantaggi
Svantaggi
Facilità di reperimento sul mercato
Difficoltà di automatizzazione del caricamento
della caldaia.
Facilità di accatastamento e stoccaggio
Basso rendimento energetico delle apparecchi
termici predisposti per questa tipologia di
combustibile
Minori costi rispetto ai combustibili legnosi
densificati
Continua necessità di rimozione delle ceneri
(legnetti da accensione)
P500
500 ± 20
60 ÷ 250
P1000
1000 ± 20
60 ÷ 350
CODIFICA
%
M20
≤ 20%
Pronta all’uso
M30
≤ 30%
Stagionata al coperto
M40
≤ 40%
Stagionata in bosco
M65
≤ 65%
Basso costo dell’energia primaria
Legno fresco (appena
tagliato in bosco)
Indicare la specie legnosa o se si tratta di legno di latifoglie
o di conifere o loro miscuglio
49
Il legno “ridotto in scaglie”, cippato (dall’inglese chipped) ha avuto una notevole
diffusione nel corso degli ultimi anni grazie alla possibilità di rendere automatizzata
l’alimentazione delle caldaie per effetto della riduzione della legna in pezzi di
piccole dimensioni (fluidificazione).
Per mezzo della cippatura si ha un
migliore sfruttamento della biomassa disponibile, dato che si può
cippare anche quel materiale che
non potrebbe essere trasformato in
alcun assortimento convenzionale
perchÈ piccolo o difettoso.
Difatti la cippatura consente di
recuperare un 15-20% di biomassa
che altrimenti sarebbe abbandonata
in bosco come residuo. Cippare
anche questo materiale non solo
aumenta la resa ad ettaro, ma risolve lo spinoso problema dei residui di
utilizzazione, che le misure di prevenzione degli incendi boschivi impongono di
asportare o eliminare.
La cippatura consente di ridurre il volume apparente degli scarti forestali,
agevolandone la movimentazione e il trasporto. Una tonnellata di cippato fresco
occupa circa tre metri cubi, contro i dieci necessari per contenere la stessa quantità
di ramaglia tal quale. Chiaramente, questo vale solo per il materiale minuto,
perchè il volume occupato dal cippato è viceversa sempre superiore, mediamente
il doppio, all’ingombro di un peso equivalente di legname tondo (vedi figura 3.7).
La conseguenza logica è che conviene cippare ramaglia, scarti e piante di piccole
dimensioni, mentre è meglio allestire in tondelli le piante medio-grosse, in
particolare con distanze di trasporto elevate.
Fig. 3.7 - La cippatura delle ramaglie consente la riduzione del loro volume ad 1/3
di quello originario; invece la cippatura di tronchi interi aumenta il massa sterica
del cippato di 1/3, fino a raddoppiarla.
50
Il cippato per essere tale deve derivare da una operazione di taglio e non di
sfibratura, in tal senso le macchine “sfibratrici” nate per sminuzzare il legno,
secondo superfici irregolari per aumentare l’area per l’attacco microbico, ed
avviarlo a processi di compostaggio non sono adatte a produrre un cippato idoneo ad
essere veicolato, in coclee ad esempio, in impianti automatizzati (vedi figura 3.8).
La preparazione dei combustibili legnosi
3.1.2 - Cippato
Fig. 3.8 - A sinistra cumulo di cippato di buona qualità realizzato con cippatrice; a
destra materiale legnoso derivante da un processo di sfibratura. In quest’ultimo caso
il combustibile può creare dei problemi nella fase di alimentazione della caldaia, in
presenza di sistemi di gestione del combustibile progettati per cippato regolare e
tagli netti (vedi riquadro).
Esistono diverse cippatrici sul mercato di varia potenza e in grado di lavorare
dimensioni di tronchi fino a 35 cm di diametro; possono essere automotrici o
partate dalle trattrici agricole. La capacità di lavoro delle cippatrici è anch’essa
molto variabile, passando da qualche t/h a qualche decina di t/h (tabb. 3.6, 3.7 e
fig. 3.9).
Tab. 3.6 - Classificazioni di massimo delle cippatrici
Potenza cippatrici
Capacità di lavoro
Ø tronchi *
Caratteristiche
Piccola
Fino a 2,5 t/h
Fino a 20 cm
Attacco a tre punti sul trattore con
attacco alla p.d.p. o con motore a
scoppio autonomo (~ 50 kW)
Media
Fino a 6,5 t/h
Fino a 30 cm
Allestite su rimorchi mono-biasse;
con motore a scoppio autonomo,
(50 - 120 kW)
Grande
fino a 8 t/h
fino a 30 cm
Allestite su rimorchi o autocarri,
generalmente con motore
autonomo (> 130 kW)
(*) I tronchi grossi fanno riferimento a piante fuori standard, o malate, e/o comunque difficilmente
destinabili all’industria del legno.
51
Tipologia di Cippatrici
Disco
Tamburo
Vite o coclea
Dimensione chips (cm)
Caratteristiche
0,5 - 4,5
Sistema di taglio a lame e controlame;
regolabile
Fino a 6,5
Organo di taglio cilindrico con coltelli;
prodotto più eterogeneo
Fino a 8
Sistema di taglio a vite senza fine con
bordi taglienti; adatta a lavorare tronchi e
fusti interi.
Fig. 3. 10 - Scaglie di cippato e suoi rapporti dimensionali.
Omogeneità - Un aspetto importante del cippato è la sua omogeneità di pezzatura
che deve essere garantita tramite vagliatura, in quanto ciascun sistema di trasporto
del combustibile alla caldaia opera in sicurezza nell’ambito di alcune tolleranze
dimensionali, che è opportuno soddisfare (tab. 3.10).
La preparazione dei combustibili legnosi
Tab. 3.7 - Tipologie di organo cippatore e relative capacità di lavoro
Tab. 3.8 - Classi dimensionali del cippato (UNI CEN/TS 14961:2007)
Composizione granulometrica percentuale
Classi dimensionali
(mm)
Frazione principale
Frazione fine
Frazione grossolana
> 80%
< 5%
< 1%
P16
3,15 ≤ P ≤ 16
<1
> 45
P45
3,15 ≤ P ≤ 45
<1
> 63
P63
3,15 ≤ P ≤ 63
<1
> 100
P100
3,15 ≤ P ≤ 100
<1
> 200
Fig. 3.9 - Relazione tra la potenza (Hp) delle cippatrici con il diametro del legno che
riescono a cippare; diametro che a sua volta è influenzato dal contenuto idrico del
legno.
Il cippato è quindi una riduzione del legno in scaglie e presenta una sua
caratterizzazione morfologica (dimensione e omogeneità dimensionale) e
qualitativa.
Dimensione - Per quanto riguarda la dimensione (forma) dei chips, questa dipende
molto dal tipo di macchina utilizzata; in linea di massima i chips hanno una
lunghezza compresa tra 15 e 50 mm, con una larghezza pari a 1/2 della lunghezza
e uno spessore compreso tra 1/5 e 1/10 della lunghezza (vedi fig. 3.10).
Inoltre il cippato in funzione della prevalenza di certi valori di pezzatura si può
distinguere orientativamente in:
-- fine
-- grossolano
52
Fig. 3.11 - Esempi di classi dimensionali di cippato (P16 e P45) a confronto
Qualità - Per quanto riguarda gli aspetti qualitativi, in relazione al legno di
partenza, si può distinguere:
-- cippato bianco (legna scortecciato)
-- cippato marrone (legna con corteccia)
-- cippato verde (legna con corteccia e foglie)
53
Il cippato, ma in generale le biomasse legnose e i conseguenti combustibili
vengono gestiti spesso in una logistica di tipo volumetrico, è pertanto utile
familiarizzare con alcuni rapporti di conversione tra gli assortimenti legnosi ed i
combustibili (tab. 3.9); conoscere le differenze tra le varie essenze legnose in
riferimento alla rispettiva massa volumica (tab. 3.10); nonché qualche misura
della variabilita della massa volumica in rapporto all’umidità (tab. 3.11 e fig.
3.13).
Tab. 3.9 - Rapporti di conversione legno/legna/cippato
Assortimento
--
--
Pezzatura - il cipppato sottile è più facilmente degradabile rispetto a quello
grossolano che si essicca meglio grazie ad una maggiore presenza di spazi
vuoti e quindi ad una maggiore aereazione;
1 m3 tondame
Legno tondo
Spacconi
Legna spaccata corta
m3
msa
msa
1,0
1,4
1,2
Cippato fino
Cippato
medio
msr
msr
msr
2,0
2,5
3,0
Umidità - valori di umidità intorno al 50% predispongono il cippato ad
attacchi di xilofagi in poche ore;
La preparazione dei combustibili legnosi
Umidità - Altro aspetto importante è l’umidità del cippato che è bene non sia
superiore al 30%. Il cippato forestale opportunamente prodotto e messo in cumulo
riesce a raggiungere più rapidamente i valori di umidità indicati, rispetto al legno
che lo ha generato. I microrganismi xilofagi si sviluppano solo con certe
temperature ed umiditá, e la riduzione dell’umidità rappresenta sempre una forte
limitazione al loro sviluppo. Quando si scende sotto il 30% la “fermentazione”
subisce infatti un forte rallentamento.
Inoltre il grado di deterioramento del cippato è strettamento collegato ai seguenti
aspetti:
Tab. 3.10 - Massa volumica (kg/m3) media del legno allo stato anidro (ÖNORM* B 3012)
--
--
Condizioni di stoccaggio - deve avvenire in ambienti aperti, ventilati (meglio
se coperti da tettoia), in cumuli non molto grandi per garantire una rapido
passaggio di aria;
Specie legnosa - il cippato soggetto a compattazione come il pioppo (e
particolarmente quelli SRF a cicli brevi) è maggiormente degradabile rispetto
alle conifere. Le conseguenti perdite di massa possono raggiungere il 15 - 25
% della s.s.
Latifoglie
Conifere
Pioppo
410
Pino cembro
400
Tremolo
450
Abete bianco
410
Ontano
490
Abete rosso
430
Salice
520
Douglasia
470
Tiglio
520
Pino silvestre
510
Nocciolo
560
Larice
550
Acero
590
Pino nero
560
Betulla
640
Olmo
640
Frassino
670
Quercia
670
Faggio
680
Robinia
730
Cerro
740
(*) ÖNORM B 3012 - Österreichisches Normunginstitut (Istituto austriaco di normazione)
Fig. 3.12 - Cumuli di cippato con evidenti effetti di autocombustione (area
evidenziata) - fenomeni che si verificano con umidità elevate e incidenze della
corteccia relativamente alta, aspetti tipici del cippato da SRF in ceduazioni a turni
brevi, senza essiccazione.
54
55
Umidità
Faggio
Pino
M
legno tondo
legna spaccata
P330
cippato *
legno tondo
legna spaccata
P330
cippato *
%
kg/m3
kg/msa
kg/msr
kg/m3
kg/msa
kg/msr
0
680
422
280
490
316
202
10
704
437
290
514
332
212
20
730
453
300
541
349
223
30
798
495
328
615
397
253
40
930
578
383
718
463
295
50
1117
694
454
861
556
354
Fonte: rielaborazione da Hartmann H., 2007
(*) con riferimento a 1 m3 tondo = 2,43 msr di cippato
Specifiche per CIPPATO di qualità
Origine: 1.1.2- Tronchi (Latifoglie, Conifere, Miscele e miscugli)
Umidità: M20 o M30
Dimensioni: P16, P45 o P63
Densità energetica: E0.9 (Ear > 900 kWh/m3 alla rinfusa)
Fonte: CTI - SC09 - Biocombustibili, specifiche e raccomandazioni
Tab 3.12 - Vantaggi e svantaggi del CIPPATO
Vantaggi
Svantaggi
Alimentazione automatizzata della caldaia
Complessa organizzazione di filiera
Costi più bassi rispetto
agli altri assortimenti legnosi
Costi di acquisto dedicati a sistemi di
stoccaggio e alimentazione, ancora
relativamente elevati
Opportunità di utilizzare ulteriori porzioni
di bosco, altrimenti lasciate ingestite
Pericoli di fermentazione
con valori di umidità > 30%
La preparazione dei combustibili legnosi
Tab. 3.11 - Masse volumiche e steriche di alcuni assortimenti di due specie forestali
in rapporto all’umidità
Basso costo dell’energia primaria
Fig. 3.13 - La figura evidenza il campo di variazione della relazione tra m3 di cippato
e massa del materiale. Questi dipendono anche dal tipo di essenza oltre
che dall’umidità e dalle dimensioni delle scaglie.
La linea inferiore è quella alla quale fare normalmente riferimento per i materiali
utilizzati normalmente nelle centrali (fonte: CTI).
56
57
La preparazione dei combustibili legnosi
Scheda 4w - Siti di stoccaggio del cippato
Tutti gli impianti alimentati a cippato necessitano di un locale/silo per lo stoccaggio
del combustibile. Dimensioni e caratteristiche del silo sono molto variabili, poiché
dipendono sia dalla potenza della caldaia sia dal livello di autonomia di
funzionamento previsto per l’impianto.
Per le caldaie di piccola taglia, si possono utilizzare semplici serbatoi posizionabili
nel locale caldaia.
Per impianti di taglia medio-grande, invece, è indispensabile utilizzare spazi (al
coperto) dedicati all’immagazzinamento del cippato, come stanze-magazzino e
depositi interrati.
Le grandi centrali a cippato utilizzano interi capannoni per lo stoccaggio del
combustibile.
Un criterio che può essere usato per un calcolo di massima del volume necessario
per lo stoccaggio del combustibile è quello della seguente formula:
Volume del locale di stoccaggio (m3) = (0,7 ÷ 0,9) x potenza della caldaia (kW)
La soluzione più comune e facile da realizzare, per lo stoccaggio al di fuori del
locale caldaia, prevede l’utilizzo come silo di una stanza preesistente, adiacente al
locale caldaia.
Nel caso questa soluzione non fosse praticabile, si possono realizzare strutture
esterne in legno o altri materiali, appoggiate su una base in cemento, anche in
questo caso adiacenti al locale caldaia.
Spesso le stanze-silo sono interrate: questo consente un migliore accesso ai mezzi
di trasporto del cippato (autocarri, trattori) che possono scaricare agevolmente il
combustibile atraverso apposite aperture.
È importante evitare che nel silo possano verificarsi infiltrazioni d’acqua, che
comprometterebbero la qualità del cippato e di conseguenza problemi
all’alimentazione della caldaia. Le pareti e le porte devono essere resistenti sia al
fuoco che alla eventuale pressione esercitata dal combustibile depositato.
58
Fig. scheda 4.1 - Immagini di soluzioni e
organizzazione di depositi di cippato
interrati.
59
D.Lgs. n.152 del 03 Aprile 2006 - “Norme in materia ambientale” (Allegato X
alla parte V, parte II, sezione 4 - “Caratteristiche delle biomasse combustibili e
relative condizioni di utilizzo”):
Tipologia di provenienza:
a) Materiale vegetale prodotto da coltivazioni dedicate;
b) Materiale vegetale prodotto da trattamento esclusivamente meccanico
di coltivazioni agricole;
c) non dedicate;
d) Materiale vegetale prodotto da interventi selvicolturali, da manutenzione
forestale e da potatura;
e) Materiale vegetale prodotto dalla lavorazione esclusivamente meccanica
La preparazione dei combustibili legnosi
3.1.3 - Pellet
di legno vergine:
f) granulati e cascami di legno vergine, granulati e cascami di sughero
vergine, tondelli, non contaminati da inquinanti;
g) Materiale vegetale prodotto dalla lavorazione esclusivamente meccanica
di prodotti agricoli.
L’ideazione del pellet è dovuta al settore specifico dell’alimentazione animale.
Successivamente alla crisi energetica mondiale degli anni ’70 l’utilizzo del pellet
passa dall’ambito tipico della mangimistica a quello nuovo dei combustibili per il
riscaldamento: tra la fine degli anni ’70 e i primi anni ’80 negli Stati Uniti e in
Canada vengono costruiti alcuni insediamenti industriali e inizia la produzione di
pellet di legno come combustibile per il riscaldamento.
Il termine pellet è riferito ad una forma specifica, più opportunamente si tratta di
“Biocombustibile addensato in genere di forma cilindrica ottenuto
comprimendo della biomassa sminuzzata finemente con o senza l’ausilio di
additivi di pressatura” (Probio, 2004). Quindi la composizione del pellet, cioè la
biomassa polverizzata, può essere la più varia (la normativa di riferimento è il D.
Lgs. n.152 del 03 Aprile 2006, vedi riquadro) e ovviamente tale variabilità influisce
anche marcatamente sulle caratteristiche del biocombustibile finale.
Per pellet quindi sinteticamente si intende:
-- Cilindri di diametro variabile tra 6-10 mm; lunghezza tra 10-50 mm
-- Prodotti da “farina di legna” pressata a circa 100 bar
-- Densità 600-700 kg/m3
Fig. 3.14 - Variabilità dimensionale del pellet
nella normativa UNI/TS 11263:2007
6 mm
50 mm
60
Trasporto
Caricamento
Macinazione
Essiccazione
Pressatura
Condizionamento
Vagliatura
Raffreddamento
Confezionamento/
trasporto
Fig. 3.15 - Schema illustrativo di tutte le tipiche fasi di un processo
di pellettizzazione, immagini di macchine e di dettaglio della fase di pressatura
della farina di legno e degli apparati preposti
61
Un’altra forma di combustibile legno cellulosico densificato di dimensioni
superiori al pellet sono le briquettes, che vengono realizzate con diversi materiali
e in diverse forme (fig. 3.17). Più in dettaglio, abbiamo:
--
Prodotto della compressione di biomassa essiccata (10-15% di umidità) e
triturata/polverizzata.
--
Materiali utilizzati (segatura, paglia, pula di riso, gusci di noci, gusci di caffè,
cippato, ecc) con più o meno presenza di additivi.
Il processo di produzione delle briquettes, analogamente al pellet, necessita di
trattamenti e condizionamenti delle matrici di partenza. In genere si tratta di
mescole, magari con un prodotto prevalente, che quindi richiedono una omogeneità
della mescola, aspetto che deve eventualmente interessare anche gli additivi; le
mescole (o i materiali che la compongono) devono essere previamente essiccate
prima della compressione.
La preparazione dei combustibili legnosi
3.1.4 - Briquettes
Fig. 3.16 - Esempi di pellettizzatrici - A sinistra pellettizzatrice mod. MIDI-A CE
(prod. 350/450 kg/ora) 30 kW, completa di modulo insaccamento compatto mod.
COMPACT - 70 (costo IVA esclusa € 69.000); a destra pellettizzatrice mod.
N-MICRO/A (Produzione 30-100 Kg/ora) potenza attiva installata 5,5 kW
(costo IVA esclusa € 13.000)
Fonte - www.novapellet.it; fonte costi http://www.makxilia.biz/pellet-macchine-c-78.html
Tab. 3.13 - Vantaggi e svantaggi del PELLET
Vantaggi
Svantaggi
Alimentazione caldaia automatizzata
Complessa organizzazione di filiera
Alto potere calorifico per unità di peso
Aumento del costo unitario dell’energia
primaria rispetto agli altri combustibili
legnosi
Elevata densità apparente
Basso contenuto di umidità
Omogeneità fisica e energetica del materiale
Processo di produzione complesso ma flessibile
Possibilità di valorizzazione del pellet di qualità
62
Fig. 3.17 - I processi di compattazione per la formazione delle bricchette si basano sullo
stesso principio sul pellet anche se le bricchette si trovano nelle più svariate forme
63
Vantaggi
La preparazione dei combustibili legnosi
Tab. 3.14 - Vantaggi e svantaggi delle BRICCHETTE
Svantaggi
Facilità di stoccaggio
Difficoltà sulle garanzia di origine dei
componenti
Facilità di approvvigionamento
Dispendi di energie di realizzazione
Elevata automazione
Prezzi più elevati
Valorizzazione di biomasse residuali
Fig. 3.18 - A sinistra Bricchettatrice (motori da 5,5/11 kW, capacità di lavoro da
15/210 kg /ora); a destra Macinatore (motore 9 kW, 80/170 Kg/ora). I prezzi
indicativi per la sola macchina bricchettatrice variano da 9.000 € a 22.000 €,
produzione oraria, da 15Kg/ora fino ad un massimo di 190-210Kg/ora (in funzione
del tipo di materiale). I prezzi indicative del macinatore, vanno dai 10.000 € ai 25.000
€ del modello più grande; le produzioni vanno dai 50Kg/ora fino ai 200-250Kg/ora
Fonte: www.prodeco-srl.com
Possibilità di utilizzo di biomasse residuali a
bassa densità energetica in caldaie di piccole
dimensioni
Tab. 3.15 - Principali caratteristiche fisiche di alcuni combustibili legnosi
Parametri
u.m.
Pellet
Cippato
Briquettes
Lunghezza
mm
10 - 50
15 - 50
varie Diametro/larghezza
mm
6 - 10
7,5 - 25
varie
Altezza
mm
-
1,5 - 10
varie Massa volumica
kg/m3
1150 - 1400
- 900 - 1100
Massa sterica
kg/msr
600 - 650
220 - 350
680 - 850 %
6 - 12
30
10 - 15
Contenuto idrico (w)
Specifiche per BRICCHETTE di legno di qualità
Origine: 1.2.1.1 Legno non trattato (legno vergine) privo di corteccia
Umidità: M10; Massa volumica: DE1.0 - 1.00 ÷ 1.09 (kg/dm3)
Dimensioni: varie; Ceneri: A0.7 - ≤0.7%
Additivi: < 2% della sostanza secca. Sono ammessi quali additivi solo prodotti
di derivazione agricola e forestale che non siano stati chimicamente modificati.
Tipo e quantità di agente legante: deve essere sempre indicato
Densità energetica: E4.7 (Ear ≥ 4,7 kWh/kg = 16,9 MJ/kg)
Fonte: CTI - SC09 - Biocombustibili, specifiche e raccomandazioni
64
65
Certificazioni di origini e sostenibilità
È in continua crescita la richiesta dei consumatori di legna “di qualità”, cioè di
combustibili legnosi provenienti da fonti sicure, da boschi e piantagioni gestiti in
modo “sostenibile”.
Si sono sviluppati nel tempo, per far fronte a tali esigenze, dei sistemi di
certificazione dell’origine gestiti da Enti indipendenti.
Un primo sistema di certificazione ha riguardato la gestione delle proprietà
boschiva e forestale secondo criteri di buona gestione ed etico-sociali. Il legname
da tali provenienze viene marchiato è quindi riconoscibile.
Un secondo sistema mette insieme la gestione del fonti legnose con i processi di
lavorazione per ottenere i combustibili legnosi. Questo sistema viene denominato
Chain of Custody - CoC.
In Italia le certificazioni di cui ci si può avvalere sono:
---
In Italia in base alla natura e provenienza della materia prima e alle sue proprietà
chimico-fisiche, attualmente esistono le seguenti normative tecniche di
riferimento:
--
UNI/TS 11264:2007 Biocombustibili solidi - Caratterizzazione di legna da
ardere, briquette e cippato (tab. 3.18).
--
UNI/TS 11263:2007 Biocombustibili solidi - Caratterizzazione del pellet ai
fini energetici (tab. 3.19).
--
A (senza additivi); A (con additivi); B; C ( tabella 3.19) - Raccomandazione
tecnica CTI - R 04/5 - Pellet (superata dalla UNI/TS 11263:2007 per il
pellet)
--
Pellet GOLD (basato su norme CEN 14961, ONORM M 7135, DINplus e sui
limiti introdotti dal Pellet Fuel Institute) - AIEL - Pellet
La preparazione dei combustibili legnosi
Scheda 5 - Certificazione e qualità dei combustibili
PEFC
(Programme for Endorsement of Forest Certification
schemes)
Lo schema di certificazione forestale PEFC in Europa è
fondato su tre principi fondamentali:
-- il rispetto dei Criteri e degli Indicatori definiti nelle
Conferenze Ministeriali per la protezione delle foreste in
Europa (Helsinki 1993, Lisbona 1998) che hanno dato
avvio al cosiddetto “Processo pan-europeo”;
l’applicazione a livello regionale o di gruppo (anche se è comunque possibile
un’adesione individuale);
le verifiche ispettive e la certificazione affidate ad una terza parte indipendente
ed accreditata. http://www.pefc.it/
Certificazioni di origine: FSC
(Forest Stewardship Council)
Il marchio FSC identifica i prodotti contenenti legno
proveniente da foreste gestite in maniera corretta e
responsabile secondo rigorosi standard ambientali, sociali
ed economici. http://www.fsc-italia.it/
Qualità dei combustibili legnosi
Gli aspetti tecnici della qualità dei combustibili sviluppati da Enti preposti sono
molteplici; alcuni paesi (Austria, Svezia, Germania), con una più antica e solida
tradizione del legno come combustibile, sono stati dei capostipiti ed hanno svolto
un ruolo di riferimento (tab. 3.16).
66
67
N.B. *) relativo al materiale secco; **) in desposito
proibiti
proibiti
≤ 18%
≤ 6,0%
-
≥ 18,0 MJ/kg *
≤ 0,08%
≤ 0,6%
≤ 0,04%
-
-
-
-
-
-
-
≤ 0,5%
-
≥ 18,0 MJ/kg *
≤ 0,04%
≤ 0,3%
≤ 0,02%
-
-
-
-
-
-
-
-
falegno non contaminato
≥ 1,0 kg/d m3
≤ 12%
-
-
≥ 1,0 kg/d m3
-
Durabilità/
polveri in % (< 3mm)
Densità (US)
Contenuto d’acqua
Contenuto di ceneri
Contenuto tot. di umidità
Potere calorifico
Zolfo
Azoto
Cloruro
Arsenico
Cadmio
Cromo
Argento
Mercurio
Piombo
Zinco
Alogenati organici estraibili
Impurità
Agenti leganti
-
Corteccia
Compressa
Austria ÖNORM 7135
Legno
compresso
≥ 500Kg/m **
≤ 1,5
-
≤ 105
≤ 1,5%
≤ 10%
≥ 16,9 MJ/kg *
≤ 0,08%
-
≤ 0,03%
-
-
-
-
-
-
-
-
-
≥ 500Kg/m **
≤ 1,5
-
≤ 12%
≤ 1,5%
≤ 12%
≥ 16,9 MJ/kg *
da indicare
-
da indicare
-
-
-
-
-
-
-
-
-
quantità e genere devono essere dichiarati
≤ 0,03%
≤ 0,08%
≥ 16,9 MJ/kg *
≤ 10%
≤ 0,7%
-
≤ 10%
≤ 0,8
≥ 600Kg/m **
Gruppo 1
Svezia SS 18 71 20
Gruppo 2
Gruppo 3
briquette:
pellet:
Ø 20-120 mm, lunghezza max. lunghezza max. lunghezza max.
Ø di 3-4 mm,
4 * Ø **
5* Ø
6* Ø
lunghezza max. lunghezza max.
400 mm
100 mm
Bulk density
Dimensioni
Specifiche
A con additivi
Categoria
B
C
≤ 1,5%
≤ 12%
1-1,4 g/m3
> 30
15-30
10-16
< 16
<5
> 10 cm Ø
6-10
3-7
1-4
0,4-1
≥ 17,5-19,5 MJ/kg *
< 0,08
< 0,3
≤ 0,03%
< 0,8 mg/kg
< 0,5 mg/kg
< 8 mg/kg
< 5 mg/kg
< 0,05 mg/kg
< 10 mg/kg
< 100 mg/kg
< 3 mg/kg
-
-
-
-
-
<1%
-
< 0,5%
≥ 639Kg/m **
6-7,5 mm
Ø
< 3,6 cm
Premium
USA Pellet Fuels
Insitute
Standard
6-7,5 mm
Ø
< 3,6 cm
-
< 0,5%
-
-
< 3%
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
La preparazione dei combustibili legnosi
HP1
HP2
HP3
HP4
HP5
Categ. di lunghezza (cm)
Germania DIN 51731
Tab. 3.17 - Comparazione tra gli standard di qualità per i pellet in diversi paesi (UMBRA GmbH - modificata CTI
Unità
Tab. 3.16 - Caratterizzazione dei pellet
Parametro
A senza additivi
D ≤ L ≤ 4xD
10±0,5≤ D ≥ 25±1,0
- Materie prime
ammesse per la
Categoria B
D = 8±0,5
- Biomassa Legnosa (1) non trattata
- Biomassa erbacea (2) non trattata
- Frutti e semi (3) non trattati
- Miscele e miscugli delle categorie precedenti (b)
D ≤ L ≤ 4xD
- Tronchi di latifoglie (1.1.2.1)
- Tronchi di conifere (1.1.2.2)
- Legno non trattato dell’industria del legno privo di corteccia (1.2.1.1)
- Legno non trattato post-consumo privo di corteccia (1.3.1.1)
- Miscele e miscugli delle categorie precedenti (b)
D = 6±0,5
-
D ≤ L ≤ 5xD
Origine (a)
D = 8±0,5
≤ 15
D ≤ L ≤ 4xD
indicare il valore
D = 6±0,5
≤ 10
D ≤ L ≤ 5xD
≥ 1,5
D = 8±0,5
≤ 10
D ≤ L ≤ 4xD
≥ 0,7
D = 6±0,5
≤ 10
D ≤ L ≤ 5xD
≥ 0,7
mm
% peso t.q.
≥ 90,0
mm
% peso s.s.
≥ 95,0
Diametro (D)
Umidità
≥ 97,7
Lunghezza (L)
Ceneri
≥ 97,7
Indicare il valore
Indicare il valore
% peso
≤ 0,3
indicare il valore
Indicare il valore
1,0
≤ 0,3
Durabilità
meccanica
≤ 0,03
Indicare tipologia e quantità (c)
≤ 0,3
1,0
≤ 0,03
Indicare il valore
≤ 1,0
% peso s.s.
≤ 0,05
≥ 550
Non presenti
Agenti leganti
% peso s.s.
≤ 0,05
620 ≤ BD ≤ 720
Indicare il valore
% peso
Azoto
≤ 0,05
620 ≤ BD ≤ 720
≥ 16,2
(≥ 3870)
% peso m.p.
Cloro
% peso s.s.
620 ≤ BD ≤ 720
≥ 16,9
(≥ 4039)
Polveri
Zolfo
Kg/m3
≥ 16,9
(≥ 4039)
Densità
apparente BD
MJ/Kg t.q.
(kcal/Kg t.q.)
PCI
T.q. = tal quale; s.s. = sostanza secca; m.p. = massa pressata
(a) Definizioni tratte dalla classificazione CEn per le biomasse (allegato A) a cui la numerazione tra parentesi fa riferimento: tra le materie prime consentite sono escluse quelle che hanno subito un trattamento
diverso da quello meccanico secondo quanto stabilisce la legislazione vigente.
(b) Vanno indicate le tipologie e le percentuali in peso delle diverse biomasse impiegate.
(c) Sono ammessi come agenti leganti eslusivamente i materiali descritti al Capitolo 2 “scopo e campo diapllicazione (p.e. amido di mais, olio vegetale grezzo estratto mediante sprematura meccanica). È
necessario specificarne tipologia e quantità impiegata.
Un determinato tipo di pellet appartiene ad una determinata categoria tra quelle definite in tabella 1 se il valore medio di ogni parametro è compreso nel relativo intervallo specificato per quella categoria. Se
anche un solo parametro non rientra nel range di valori definito per una categoria, il pellet dovrà essere classificato come appartenente alla categoria prevista in base al valore assunto dal parametro stesso.
69
68
3.2 - Costo dei combustibili legnosi e accenni al mercato
La relazione tra il potere calorifico del legno e il suo contenuto idrico si può
esprimere con la seguente formula (Hartmann et al, 2000):
1) PCM = (PC0 x (100 - M) - 2,44 x M)/100
Dove PC0 = 18,5 MJ/kg (legno anidro); 2,44 sono i MJ necessari per l’evaporazione
di ogni kg di H2O; M è il contentuto idrico del legno.
3.2.1 - Legna
La figura scheda 6.1 visualizza le relazioni della 1) in un range di contenuto
idrico M% tra 0 e 60%.
La legna prodotta dalle piattaforme logistico-commerciali viene venduta
normalmente con valori di contenuto idrico M20 o M30, nelle pezzatura più varie,
anche spaccata. Negli ultimi tempi si è diffusa la vendita all’ingrosso di legna
accatastata in bancali 1x1x1m oppure 1x1x1,8m, con indicazioni specifiche.
A dettaglio per i piccoli consumatori si trova legna spaccata M20, P250 o P330 in
cartoni o sacchi di rete del peso di 5 - 15 kg/confezione.
Tab. 3.18 - Costi indicativi della legna
Combustibili
Cippato
M30 ;
PC 12,22 MJ/kg
Specifiche
u.m.
Legna da ardere
M30, P250-1000
€/t
70
120
Legna da ardere
M20, P330-500
€/t
110
140
M50
€/t t.q.
10
20
M20, Pvarie
€/t
60
90
La preparazione dei combustibili legnosi
Scheda 6 - Potere calorifico del legno e umidità
Valori di mercato
Assiepamenti
Piante in piedi
Legna
appena
tagliata
M50;
PC 8,03 MJ/kg
Legna
Legna di ontano
M20, P2000
€/t
80
90
Legna di ontano
M20, P330-500
€/t
100
130
3.2.2 - Cippato
Fig. scheda 6.2 - Relazione tra contenuto idrico M e potere calorifico
Nel processo di stagionatura della legna appena tagliata (M50; PC 8,00 MJ/kg)
fino ad arrivare a legna stagionata (M30; PC 12,2 MJ/kg) si ha un recupero di
potere calorifico del 35,8%.
La tabella scheda 6.2 riporta contenuto idrico e PCI tipici del legno di alcune
situazione di condizionamento considerabili di riferimento.
Il mercato del cippato e il relativo prezzo si sviluppa normalmente in riferimento
ad un prezzo base riferito ad un determinato valore minimo del contenuto idrico
(M)9. Sulla base dei due elementi fissati si calcola il prezzo dell’energia
primaria10 e si producono tabelle come la seguente.
Tab. scheda 6.2 - Contenuto idrico e potere calorifico del legno
Condizioni del legno
PCI
%
kWh/kg
Anidro
0
5,2
18,7
Essiccato al chiuso
8
4,7
16,9
Essiccato all’aperto (per 2-3 anni)
15
4,3
15,5
Essiccato all’aperto (per un’estate)
30
3,4
12,2
40 - 60
2,8 - 1,6
10,8 - 5,8
Fresco (appena tagliato)
70
Contenuto idrico (M)
MJ/kg
9 Nelle centrali di grosse dimensioni in genere sono accettati cippati con variazione di M molto ampi e
quindi il prezzo del cippato segue quanto previsto dalla tabella, mentre per piccole caldaie difatti il range
di variazione di M accettabile è molto più contenuta e al di fuori di essa il cippato viene rifiutato
dall’acquirente.
10 In questo esempio fissato a 25 €/MWh, ma chiaramente soggetto a contrattazione e al mercato.
71
Dimensione
impianti
Utilizzatori
Caratteristiche
cippato
Piccoli e medi impianti termici
- Cippato da essenze boschive
- Cippato da industrie del legno
< 1 MWt
Prezzo
€/msr
€/t
da
a
da
a
M30, P16-45
17
24
64
96
M20, P16-45
12
20
48
80
Centrali di teleriscaldamento
1-10 MWt
M20-30, Pvarie
8
18
32
72
Grandi centrali elettriche
> 10 MWt
M20-50, Pvarie
0
10
0
40
N B: posto, in via esemplificativa, per tutti 1 msr = 0,25 t
Tab. 3.20 - Esempio di tabella di riferimento per il calcolo del prezzo del cippato
Contenuto idrico
PCI
Prezzo di riferimento
dell’energia primaria
Prezzo del cippato
M
MWh/t
€/MWh
€/t
< M20
3,98
< M25
3,69
< M30
3,40
< M35
3,11
< M40
2,81
< M45
2,52
< M50
2,23
99,50
92,25
25,00
85,00
77,75
70,25
63,00
55,75
Figura 3.20 - Stime consumo nazionale di pellet (fonte: AIEL)
Nei paragrafi precedenti è stato fatto riferimento al grande dinamismo e variabilità
del prodotto pellet; anche dalla Scheda 5 sulla certificazione dei combustibili
emerge il potenziale di diversificazione di questo biocombustibile. Tutto questo si
riversa sul mercato con una grande variabilià di proposte commerciali, il cui
approfondimento merita una trattazione a se stante.
e fortemente diversificati.
Si stima, tuttavia, un’importazione netta, riferita al 2009, superiore alle 300.000 t,
l’import gioca, quindi, un ruolo fondamentale per l’approvvigionamento nazionale.
Dal 2003 ad oggi il consumo nazionale di pellet è sestuplicato (fig. 3.20).
In Europa, nel 2007, la produzione di pellet è stata pari a 6,3 milioni, di cui 3
milioni destinati al consumo domestico.
In Italia fonti FIRE e AIEL censiscono oltre 80 produttori di pellet distribuiti in
quasi tutte le regioni italiane (con una prevalenza nelle regione del nord). Nella
tabella 3.21 sono riportate quelli che operano nelle Marche.
Il prezzo del pellet (di prodotto certificato) indicativamente può essere compreso tra:
Tab. 3.21 - Elenco di produttori di pellet nelle Marche (fonti: AIEL, 2009 e FIRE, 2009)
3.2.3 - Pellet
--
prezzo all’ingrosso: 120 e 180 €/t
--
prezzo al dettaglio: 180 e 300 €/t (in sacchi da 5 - 15 kg)
Secondo AIEL, attualmente operano sul mercato all’incirca 90 aziende produttrici,
situate per il 60% nel Nord Italia. Circa il 73% del pellet viene prodotto al Nord,
particolarmente in Lombardia, Veneto e Friuli Venezia Giulia.
72
La preparazione dei combustibili legnosi
Per l’anno 2009 la produzione di pellet è stata stimata pari a 1.200.000 t.
(completamente assorbita dal mercato nazionale. La produzione non è, tuttavia,
sufficiente a far fronte all’elevata domanda, che viene soddisfatta da pellet di
produzione estera. La quota di pellet importato da altri paesi è di difficile
determinazione, anche a causa del fatto che i canali di importazione sono numerosi
Tab. 3.19 - Prezzi del cippato in realzioni agli utilizzatori finali
Nome sociale
Prov.
Marchio
Sito web
Eurocom srl
PU
Eurocom pellet
www.eurocompellet.com
Geoagriforest
PU
LA.PLA.FER.CART.srl
AP
Fiordipellet
Paci&Pagliari
PU
Santini Paolo Costruzioni Antine
PU
www.laplafercart.it
www.santinigroup.com
73
Per il mercato delle bricchette valgono le stesse considerazioni di complessità
fatte per il pellet. Rispetto a quest’ultimo presenta sicuramente un dinamismo di
mercato inferiore, ma la maggiore variabilità del prodotto porta ad elementi di
complessità superiori che rendono il mercato e la formazione del prezzo
attualmente più aleatoria. Dal punto di vista della proposta logistico-commerciale,
all’ingrosso è diffusa la vendita a bancali delle stesse dimensioni della legna a
pezzi, quasi sempre incellofanati; al dettaglio le bricchette vengono proposta in
scatole o sacchi di plastica tendenzialemnte trasparenti del peso di 5-15 kg.
4 - I processi di conversione del
legno in energia
I processi per la conversione dei biocombustibili legnosi in energia termica o
Il prezzo delle bricchette indicativamente può essere compreso tra:
--
prezzo all’ingrosso: 120 e 150 €/t (accatastate su pallet);
--
prezzo al dettaglio: 130 e 180 €/t (sfuse o in cartoni di 10 - 15 kg).
I processi di conversione del legno in energia
3.2.4 - Bricchette
Fig. 4.1 - Filiera dei combustibili legnosi basata su combustione e gassificazione
(Fonte: Itabia, 2005)
elettrica sono schematicamente riassunti nella figura 4.1.
4.1 - Combustione
La combustione rappresenta sicuramente il primo processo termochimico per
l’utilizzo dei biocombustibili lignocellulosici a fini energetici, sia per aspetti
temporali (millenario l’utilizzo per il riscaldamento domestico del legno) che di
diffusione in quanto ancora oggi ca. 1/3 della popolazione mondiale usa la legna
come combustibile domestico.
Il processo di combustione
La combustione è una reazione di ossidazione (vedi anche Scheda 5), in cui il
combustibile (legna, cippato, pellet) è la sostanza che si ossida (riducente),
il comburente (l’ossigeno) è l’ossidante.
C e H presenti nel biocombustibile in presenza di O2, vengono ossidati con
formazione di CO2 e H2O mentre si libera energia; si parla di combustione
completa quando tutte le componenti ossidabili risultano ossidate e questo si
74
75
1. Evaporazione dell’acqua (riscaldamento, essiccazione): il combustibile
aumenta di temperatura per effetto della fiamma e del calore del focolare; raggiunti
i 100° C il legno comincia a perdere l’umidità residua;
2. Pirolisi o gassificazione: dai 150° - 250° C inizia l’evaporazione dei composti
del legno (idrocarburi), il legno cambia struttura aumentando la sua porosità
(carbone di legno).
3. Combustione dei componenti volatili: a 500° - 600° C i componenti volatili
(gas), che rappresentano circa il 75% del combustibile, iniziano a essere combusti.
Tra 700° e 1400° C la maggior parte dell’energia è stata liberata sotto forma di
calore, con l’ossidazione della componente volatile.
L’obiettivo del processo di combustione è dunque quello di massimizzare
l’efficienza limitando il più possibile la perdita di energia, sotto forma di monossido
di carbonio (CO) e di gas incombusti, utilizzando apparecchiature sempre più
sofisticate.
Negli ultimi anni il progresso tecnologico ha prodotto soluzioni tecniche in grado
di ottenere una combustione dei combustibili legnosi ottimale ed emissioni
confrontabili (vedi anche Scheda 10) con quelle delle caldaie a combustibili
fossili. Nelle caldaie a combustibili legnosi di ultima generazione le alte
temperature che vengono raggiunte nella camera di combustione (circa 800° 900° C), determinano infatti una combustione molto efficace con un rendimenti
termici superiori all’85-90%, per effetto della possibilità di controllare e regolare
il processo. Un esempio è costituito dall’adozione della sonda LAMBDA11.
Le tecnologie di combustione risultano quindi essere abbastanza consolidate.
Il rendimento energetico, che fino a qualche anno a non superava il 30-50%
(caminetti, piccole stufe, caldaie) in quanto il calore prodotto veniva in gran parte
disperso nel camino, negli ultimi anni è stato migliorato in modo significativo il
rendimento energetico di stufe, camini e caldaie (fig. 4.2).
I processi di conversione del legno in energia
realizza quando > 1 ( = aria totale/ aria stechiometrica).
Il processo di combustione del legno si può quindi sintetizzare nella reazione
chimica di ossidazione del legno il quale cede la propria energia liberando calore.
Il processo di combustione avviene schematicamente in tre fasi successive, in
funzione della temperatura:
Fig. 4.2
Nelle due figure
(fonte: BLT
Wieselburg, 2005)
risulta evidente il
notevole progresso,
delle piccole caldaie,
fatto nell’arco degli
ultimi 30 anni che
hanno portato
i rendimenti intorno
al 90% e ridotto
le emissionidi CO in
modo notevole
11 La sonda Lambda legge il livello di O2 nei fumi ed in funzione di questo consente di regolare l’aria
comburente.
76
77
4.1.1 - Combustione ad uso domestico/
familiare
--
caricamento manuale (legna, addensati);
--
caricamento automatico (cippato, pellet, semi, scarti).
Per quanto riguarda la combustione della
biomassa ai fini del solo riscaldamento, le
soluzioni impiantistiche più utilizzate sono le
stufe e le piccole caldaie, che possono essere
utilizzate in sostituzione delle tradizionali
caldaie a gas o a gasolio.
Queste possono essere alimentate con diverse
tipologie di biomassa per dimensioni e
provenienza, quali il legno (in pezzi, cippato,
trucioli o segatura), pellets, mais, noccioli,
ecc…
È anche possibile distinguere tre categorie di apparecchi per sviluppare processi
di combustione, prevalentemente sulla base della potenza e secondariamente sul
grado di complessità:
--
ad uso domestico/familiare
--
piccola/media potenza
--
per teleriscaldamento (con o senza cogenerazione)
Normalmente vi è corrispondenza tra quelli ad uso domestico/familiare con quelli
a caricamento manuale.
Le usuali potenzialità di tali sistemi di
riscaldamento vanno da potenze di focolare
da meno di 10 kW fino a 150 kW, con
efficienze termiche comprese tra 80% e 90%
e possono soddisfare il riscaldamento
domestico di ambienti di varia grandezza
(abitazioni civili da 1 a 20-25 appartamenti o
edifici con esigenze termiche simili).
I modelli più moderni prevedono il
mantenimento della camera di combustione
in depressione per mezzo di un
elettroventilatore che assicura un miglior
tiraggio dei fumi e una maggiore efficienza di
combustione. Il controllo dell’alimentazione
è poi regolato da centraline elettroniche che
garantiscono il corretto rapporto tra
combustibile e comburente; altre presentano
sistemi di controllo della combustione
mediante la sonda lambda. Nella figura 4.3 è
schematizzata una moderna caldaia con tutti i
Scheda 7 - Combustione del carbonio
Nel processo di combustione il carbonio può combinarsi con ossigeno o con aria
dando ossido di carbonio (CO) o anidride carbonica (CO2) a seconda che la
combustione avvenga in difetto o in eccesso di ossigeno.
1) C + 1/2 O2 = CO (ΔG¡ = -26.420 - 21,34 T)
2) C + O2 = CO2 (ΔG¡ = - 94.050 - 0,69 T)
Temperatura di ignizione del carbonio: tendenzialmente bassa 150° C.
Le temperature massime teoriche raggiungibili nelle due reazioni con aria sono
differenti:
-- nella combustione a CO2 si possono ottenere temperature di 2200° C,
-- nella combustione parziale a CO si ottengono temperature dell’ordine dei
1100° C.
Le reazioni 1) e 2) sono legate dall’equilibrio di Boudouard secondo il quale:
3) C + CO2 <=> 2 CO
La reazione è spostata verso la formazione di CO2 sino a temperature dell’ordine
di 700° C, mentre a temperature superiori è spostata verso la formazione di CO.
Per quanto riguarda i meccanismi di reazione tra l’ossigeno ed il carbonio, si tratta
di una reazione eterogenea che è legata all’area superficiale specifica del carbone,
ai fenomeni di adsorbimento e desorbimento sul carbone dell’ossigeno e dei
78
I processi di conversione del legno in energia
prodotti della combustione.
Gli apparecchi termici a combustibili ligno-lignocellulosici si possono distinguere
in apparecchi a:
suoi componenti.
Nelle caldaie a carica manuale anche se sono possibili carichi di potenza parziale
minima intorno al 50% della potenza nominale, è consigliato l’installazione di un
accumulo inerziale (puffer) che rende più regolare il funzionamento del sistema.
79
Scheda 8 - L’accumulo inerziale (puffering)
Per una ottimizzazione dei rendimenti e un più efficiente uso dell’energia, in
particolare nelle caldaie a pezzi di legna, è consigliabile l’installazione di un
accumulo inerziale che deve essere opportunamente dimensionato in funzione di
una serie di parametri termotecnici.
Il puffer consente quindi di:
-- assorbire i picchi di richiesta termica;
-- programmare il riscaldamento degli ambienti per le prime ore del mattino e
disporre di maggiori quantità di acqua sanitaria con una sola carica di legna;
-- integrare l’impianto con un sistema solare termico (*);
-- ottimizzare la combustione riducendo in numero delle accensioni;
-- allungare la vita alla caldaia.
I processi di conversione del legno in energia
Fig. 4.3 - Dettaglio dei componenti di una piccola caldaia a cippato.
Il dimensionamento del puffer dovrebbe essere sviluppato secondo la formula
definita dalla norma EN 303-5:
VSp = 15 x TB x QN x (1 - 0,3 x Qh/Qmin)
VSp
TB
QN Qmin Qh 1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Coperchio Caldaia
Centralina con display
Aria secondaria
Bruciatore
SCI-Refrattorio
Griglia Bruciatore
Coclea affioramento cippato
Sistema pulizia griglia
Motoriduttore coclea estrazione
Motore serranda antincendio
Chiusura serranda antincendio
Motoriduttore coclea caldaia
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
Coclea di estrazione
Riduttore estrazione
Pala di acciaio
Disco mobile
Serranda pulizia
Sonda lambda
Aspiratore fumi
Motore movimento griglie
Leverismi movimento griglia
Cassetto raccolta polveri
Cassetto raccolta ceneri
Capacità del serbatoio [l]
Periodo di combustione [h]
Potenza termica nominale [kW]
Potenza termica minima [kW]
Carico di riscaldamento medio edificio [kW]
Impianto termico e puffer (Guntamatic)
Esempio: Villetta di campagna
Periodo di combustione - TB = 7 h
(Combustibile - legna M20)
Potenza termica nominale - QN = 30 kW
Potenza termica minima Qmin = 15 kW
(50% potenza nominale)
Carico di riscaldamento medio edificio - Qh = 10 kW di circa 250 m3 (Edificio
recente)
Capacità del serbatoio - Vsp (l) = 15 x 7 x 30 x (1 - 0,3 x 10/15) = 1.470 litri
è opportuno sovradimensionare di un 20% installando un puffer intorno a 1.700
litri
80
81
(*) La connessione tra l’impianto solare termico e una caldaia alimentata a
biomassa legnosa, consente di ridurre le accensioni occasionali o addirittura di
spegnere la caldaia in estate con evidenti vantaggi pratici e questo si può tradurre
4.1.2 - Combustione di piccola e media potenza
Il controllo del processo di combustione della biomassa assume una valenza
maggiore e, di conseguenza, un grado di sofisticazione più alto qualora questo sia
adibito alla produzione di energia elettrica o anche di calore in quantità utili al
I processi di conversione del legno in energia
in risparmi significativi del combustile legnoso, indicativamente nell’ordine del
20-40% del fabbisogno annuo.
teleriscaldamento. La buona tecnica vorrebbe che la scelta dei sistemi di
combustione venisse fatta sulla base della specificità del combustibili.
Le tecnologie impiantistiche utilizzate per la piccola-media combustione della
biomassa sono quasi esclusivamente rappresentate da caldaie a griglia (mobile o
fissa) 12.
Tab. 4.1 - Principali tipologie di focolari automatici delle caldaie a griglia
Principio
Focolari alimentati
alimentati per caduta
Focolare
sottoalimentato
Tipologia
Potenza (KW)
Combustibile
utilizzabile
griglia ribaltabile
15 ÷ 30
pellet (cippato
calibrato)
braciere a tazza
6 ÷ 30
pellet
braciere a tunnel
> 10
pellet
10 ÷ 2.500
cippato, pellet
12 Altri tipi di forni quali quelli a tamburi rotanti e a letto fluido sono rinvenibili per potenze maggiori di
10 MWt.
82
83
I processi di conversione del legno in energia
Fig. 4.4 - A sinistra caldaia a griglia fissa; a destra schema caldaia a griglia mobile
Fig. 4.5 - Schema di
forno a griglia fissa
1. zona di essicazione
2. zona di gassificazione
3. zona di ossidazione
4. camera primaria
5. camera secondaria
6. scambiatore
7. bruciatore ausiliario
8. spintore idraulico
9. ventilatori aria primaria
10. ventilatori aria secondaria
11. ventilatori aria terziaria
12. coclea estrazione cenere
Fig. 4.6 - Alcuni principali dettagli costruttivi di una caldaia a griglia mobile
Fig. 4.5 - Schema di
forno a griglia mobile
Focolari alimentati
lateralmente (coclea,
spintore)
griglia a rullo laminato
4 ÷ 450
cippato, pellet
griglia fissa (con raccoglitore di
cenere), griglia ribaltabile
> 25
cippato, pellet
griglia mobile (a scalini, rotativa)
15 ÷ 20.000
cippato, pellet,
altro…
Fonte: modificato da Aiel, 2009
Per le caldaie a griglia, oltre alla camera primaria di combustione, è sempre
prevista una seconda zona di combustione dove si perfeziona e si completa
l’ossidazione dei composti gassosi e dei residui solidi volatili.
Le griglie mobili provvedono all’avanzamento dei solidi, al recupero delle ceneri
e soprattutto al mescolamento della biomassa per migliorarne il contatto con
l’aria. Si utilizza solitamente un eccesso d’aria che va da 80% a 120%.
Per raffronto tra alcune tipologie impiantistiche delle griglie, si riportano di
seguito le rispettive caratteristiche prestazionali (tab. 4.2).
84
85
Tipologia di
impianto
Tipo di
alimentazione
Gamma
di potenza
ottimale
Campo di
regolazione
della potenza
Rendimento
nominale
%
(kW)
%
%
Umidità
Tipo di
combustibile
combustibile
Impianti a
griglia fissa
Inferiore
Secco
10 - 35
100 3.000
40 - 100
75 - 80
Impianti a
griglia fissa
Inferiore
Umido
20 - 45
100 3.000
40 - 100
70 - 75
Ceneri normali
avanzamento arretramento
secco umido
10 - 65
500 3.000
30 - 100
80 - 85
e/o correttivo per innalzare il pH di suoli acidi grazie alla presenza di metalli
alcalini (Na, K)e alcalino-terrosi (Ca, Mg) 16.
Impianti
a griglia
mobile
Scheda 9 - Le ceneri
Le ceneri derivanti da processi di combustione della biomassa sono classificate
come “rifiuti speciali non pericolosi” ai sensi del D.lgs. 152/2006 (parte IV); sono
inserite nella categoria rifiuti inorganici proveniente da processi termici con il
codice CER [10.00.00] 13 e, più in dettaglio, ceneri pesanti CER [10.01.01] e
ceneri leggere [10.01.03].
Per questi materiali è possibile una gestione con procedure semplificate 14.
Il DM 186/2006 15 stabilisce le possibilità di recupero con procedure semplificate,
quali:
--
produzione di conglomerati cementizi o industria di laterizi (13.2);
--
produzione di compost (16.1);
--
produzione di fertilizzanti in conformità alla L. 748/’84 (18.1);
--
recuperi ambientali, previo valutazioni con test di cessione del rifiuto.
Le ceneri possono essere valutate e utilizzate razionalmente dal punto di vista
agronomico. Peraltro i riferimenti normativi sull’agricoltura biologica D.Lgs.
220/’95 (di recepimento del Reg. CEE 2092/91) sull’utilizzo di “prodotti per la
concimazione e l’ammendamento impiegabili in agricoltura biologica” fa
riferimento alla cenere di legno vergine. Da un punto di vista strettamente
agronomico abbiamo un possibile uso della cenere come concime, riportando al
suolo gli elementi asportati dalle biomasse da essi prelevate; come ammendante
13 Solo se provenienti da legna non trattata con vernici e solventi
14Se la cenere fosse classificata come sottoprodotto di un processo controllato di combustione di biomasse
legnose non contaminate si potrebbero escludere da un percorso di smaltimento.
15DM 5 Aprile 2006, n 186. Determinazione delle quantità massime di rifiuti non pericolosi ammissibili
alle procedure semplificate di recupero energetico di cui al DM 5/2/1998
86
Ceneri vetrificate
Durante il processo di combustione per effetto delle alte temperature le ceneri
subiscono prima un “rammollimento” che può portare ad una vera e propria
fusione (vetrificazione) delle particelle.
Pertanto l’utilizzo di combustibili che presentano un basso valore di fusione delle
ceneri determina un aumento dei fenomeni di incrostazione delle griglie e degli
elementi scambiatori.
Inoltre i processi di fusione su griglia alterano i flussi di aria, determinano il
surriscaldamento della griglia, aumentano i fenomeni di corrosione.
I processi di conversione del legno in energia
Tab. 4.2 - Caratteristiche prestazionali e di operatività di vari sistemi di combustione
Tali problematiche possono essere risolte, oltre che con l’utilizzo di combustibili
meno problematici, con una azione di raffreddamento della griglia; con sistemi
automatici di pulizia della griglia; con una azione sul ricircolo dei fumi; con l’uso
di additivi 17.
La definizione di “sottoprodotto” sopra citata è stata di recente modificata dal
DLgs. n. 4 del 16 gennaio 2008, il quale all’art. 183, comma 1, lettera p, riprende
quella precedente, modificandola leggermente.
Secondo la nuova definizione, perchè sia possibile classificare “sottoprodotto”
anzichè “rifiuto” lo scarto e residuo, avviato ad un altro ciclo produttivo
(produzione del prodotto “metano”) deve rispettare tutto quanto di seguito
enunciato:
--
deve essere generato da un processo produttivo, pur non essendone l’oggetto
principale;
16 Le ceneri provenienti da caldaie domestiche possono opportunamente essere distribuite nel giardino o
nell’orto familiare e in loro indisponibilità nel contenitore del verde della raccolta differenziata.
17Additivi a base di Ca e Mg possono portare ad un aumento del punto di fusione delle ceneri.
87
--
l’impiego in altro processo produttivo deve essere certo sin dalla fase della
sua produzione e integrale. Il processo in cui lo scarto è reimpiegato deve
essere preventivamente individuato e definito;
il sottoprodotto deve avere caratteristiche merceologiche e di qualità
ambientale tali da garantire che il suo uso non generi un impatto ambientale
qualitativo e quantitativo diverso da quello ammesso e autorizzato
nell’impianto di destinazione.
--
le caratteristiche di compatibilità ambientale di cui sopra devono essere
possedute dal sottoprodotto sin dal momento della sua produzione; non sono
consentiti trattamenti o trasformazioni preliminari al loro reimpiego a tale
scopo;
--
il sottoprodotto abbia un valore economico di mercato.
più alto contenuto di carbonio assieme ai prodotti gassosi.
La gassificazione si realizza in eccesso di combustibile e può essere schematizzata
in quattro fasi: essiccamento, pirolisi, ossidazione/combustione, riduzione
(fig. 4.7).
Nelle prime due, che possono essere considerate immediate, irreversibili e in serie
temporanea, si ha rispettivamente l’evaporazione dell’umidità, eventualmente
Tab. scheda 9.1 - Ceneri e relativi punti di fusione di alcune biomasse combustibili
Ceneri
Punto di fusione
PC0
% ss
°C
MJ/kg
Abete rosso *
0,6
1426
18,8
Faggio *
0,5
1340
18,4
Pioppo SRF
1,8
1335
18,5
Miscanto
3,9
973
17,6
Residui di potatura vite
3,4
1450
19,8
Paglia di frumento
5,7
998
17,2
Derivazione combustibile I processi di conversione del legno in energia
--
(*) con corteccia
4.2 - Gassificazione e pirolisi
Il processo di gassificazione è dato da un insieme di reazioni e di processi termofisici che consentono di ottenere prodotti gassosi a partire da combustibili solidi,
per effetto del contatto di questi ultimi con agenti gassificanti (aria, ossigeno,
vapor d’acqua, anidride carbonica o miscele di tali gas). Questo può essere
realizzato in condizioni di eccesso di aria (0 < < 1).
Quando l’agente gassificante presenta un contenuto di ossigeno nullo ( = 0), si
parla di pirolisi, processo orientato alla produzione di prodotti liquidi e solidi a
88
Fig. 4.7: schematizzazione di un processo di gassificazione (fonte: http://www.
gekgasifier.com); le quattro fasi rappresentate non sono necessariamente in ordine,
ma presentano fasi di sovrapposizione.
presente nel combustibile, e la degradazione termica dello stesso. Nelle ultime
due fasi si svolgono rispettivamente le reazioni di ossidazione e di riduzione.
Le prime fasi, dove prevale la formazione di monossido di carbonio e di anidride
carbonica, consentono di ricavare il calore di reazione necessario a sviluppare le
altre che hanno, invece, carattere fortemente endotermico e i cui prodotti sono
prevalentemente ossido di carbonio, idrogeno, metano e gas combustibili a più
89
tar, char e ceneri, si ottiene una miscela di CO, H2, CO2, H2O, N2 e CH4. Il
gas così prodotto ha un potere calorifico generalmente compreso tra 4000 e 10.000
kJ/Nm3, che lo rende un combustibile direttamente impiegabile in caldaie, motori
o turbine a gas per la produzione di calore ed energia elettrica. In alternativa, può
costituire un buon prodotto di base per la sintesi di metanolo e suoi derivati, o
ammoniaca.
Attualmente le tecnologie di gassificazione di biomasse sono innumerevoli,
distinguendosi tra loro soprattutto in base alla finalità per le quali sono realizzate,
ossia in base alla qualità e alla quantità di prodotto che si vuol ottenere.
I processi di conversione del legno in energia
alto peso molecolare.
A seguito di un opportuno processo di pulizia, finalizzato all’abbattimento di
Le varie condizioni di esercizio che si possono instaurare sono infatti tutte funzione
della produzione di un determinato tipo di gas piuttosto che un altro e dell’uso
successivo che di tale gas si intende fare.
Nella figura 4.8 sono schematizzati i principali processi di gassificazione.
Fig. 4.8: rappresentazione dei quattro processi di gassificazione più diffusi.
Fonte: http://www.gekgasifier.com).
Presenza di zolfo nei combustibili
Nelle forme di:
--S
--S organico
--solfuri e disolfuri FeS2
--solfati CaSO4 - incombustibile
S combustibile - aumenta l’inquinamento (SOx),
aumenta la capacità corrosiva dei fumi (H2SO4).
S incombustibile - diminuisce il potere calorifico
(aumento delle ceneri).
90
91
Durante il processo di combustione oltre a CO2, H2O e all’energia si generano
anche una serie di inquinanti che sono di seguito brevemente descritti.
Biossido di carbonio (meglio noto come anidride carbonica - CO2): è il prodotto
principale della combustione dei composti organici (carbone, legno, olio,
biocarburanti, petrolio e carburanti fossili) ed è alla base del fenomeno dell’“effetto
serra”. È un gas incolore e inodore; non è tossico in sè, ma non è respirabile e
quindi in ambiente saturo può provocare la morte per asfissia.
Monossido di carbonio (CO): è un composto che si genera nelle zone della
camera di combustione dove la quantità di combustibile è troppo elevata in
rapporto all’aria e quindi all’ossigeno. È un indice della qualità di combustione. Il
monossido di carbonio è inodore, incolore, insapore e anche tossico. Alte
concentrazioni possono provocare nell’uomo lo stato di incoscienza e persino la
morte per asfissia
Ossidi d’azoto (NOx): sono il risultato delle alte temperature raggiunte nella
camera di combustione (sopra i 1200° C, la loro presenza è significativa) in
presenza di eccesso di aria e quindi di ossigeno e azoto. In piccola parte possono
essere dovuti all’azoto organico contenuto nel combustibile (trascurabile in oli e
biodiesel). Interagendo con l’umidità atmosferica possono formare acido nitroso
e acido nitrico ed essere quindi responsabili delle cosiddette “piogge acide”.
Gli NOx appaiono in condizioni opposte a quelle che causano la creazione di
particolato e CO e il loro controllo non è agevole.
Ossidi di zolfo (SOx): si formano in presenza di zolfo nel combustibile e sono
generalmente costituiti al 98% da diossido di zolfo (o anidride solforosa - SO2) mentre
il resto è triossido di zolfo (SO3). Come gli NOx, anche gli SOx sono precursori di
composti acidi (responsabili dell’acidificazione delle piogge). La principale fonte di
inquinamento è costituita dalla combustione di combustibili fossili (carbone e derivati
del petrolio), in cui lo zolfo è presente come impurezza, mentre i combustibili vegetali,
che sono caratterizzati da un bassissimo contenuto di zolfo, sono sicuramente preferibili
da questo punto di vista. Il biossido di zolfo è un forte irritante delle vie respiratorie;
un’esposizione prolungata a concentrazioni anche minime può comportare faringiti,
affaticamento e disturbi a carico dell’apparato sensorio.
Composti organici volatili (COV): fanno parte del più vasto raggruppamento
degli idrocarburi dei quali costituiscono la frazione volatile. I composti organici
volatili comprendono tutte le sostanze organiche d’origine naturale o antropica
che si trovano nell’aria allo stato di vapore o di gas. Comprendono anche aldeidi
(formaldeide e acetaldeidi), alcani, alcheni, composti aromatici (benzene 1-3
butadiene, toluene), molti dei quali sono conosciuti come cancerogeni. Concorrono
alla produzione dello smog fotochimico. Dei composti organici volatili fa parte
92
anche la frazione volatile degli IPA (Idrocarburi Policiclici Aromatici). I composti
organici volatili presenti nei gas esausti provengono principalmente dalla
combustione incompleta di molecole di combustibile e olio lubrificante.
I processi di conversione del legno in energia
Scheda 10 - Le emissioni
Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA): fanno parte dei composti organici
aromatici, quindi degli idrocarburi totali, e sono composti organici principalmente
a 2-4 anelli aromatici. Sono precursori dei Nitro-IPA, altamente mutageni. Gli
idrocarburi policiclici aromatici a 2 anelli si trovano sempre nella fase gassosa
mentre quelli a tre o quattro anelli aromatici si possono trovare in parte allo stato
gassoso, in parte adsorbiti sulla superficie del particolato.
Particolato (PM): La fase solida dei fumi è formata principalmente da aggregati,
simili a spugne, di particelle sferiche a base di carbonio, ceneri (cioè materiale
minerale incombustibile), eventuali sostanze organiche adsorbite e solfati
inorganici.
Tutti questi elementi possono essere combinati con altre sostanze condensate.
Si differenzia a seconda del diametro delle particelle in PM10, PM2,5 e PM1.
L’insieme delle particelle sospese in atmosfera è definito come P.M. (dall’inglese
“Particulate Matter”), o materiale particellare particolato sospeso P.T.S. (Polveri
Totali Sospese).
Il loro diametro è compreso tra 0,005 µm e 150 µm, all’interno di questo intervallo
le polveri sono distinte in:
--
particelle grossolane: con diametro superiore ai 10 µm;
--
particelle fini (PM10): con diametro inferiore ai 10 µm
--
particelle finissime (PM2,5); con diametro inferiore ai 2,5 µm
Le polveri PM10 e PM2,5 presentano un interesse sanitario superiore rispetto alle
polveri grossolane perchè tanto più piccola è la dimensione delle particelle, tanto
maggiore è la loro capacità di penetrare nell’apparato respiratorio.
93
Tab. scheda 10.1 - Classi di rendimento delle caldaie per potenze nominali (UNI EN
303-5)
Rendimento
Potenza nominale (kW)
Classe 1
Classe 2
Classe 3
10
53,00
63,00
73,00
50
57,20
67,20
77,20
100
59,00
69,00
79,00
150
60,06
70,06
80,06
200
60,81
70,81
80,81
250
61,39
71,39
81,39
300
61,86
71,86
81,86
La UNI EN 303-5 prevede anche dei limiti di emmissioni in relazione al tipo di
alimentazione, se manuale o automatica e alle classi di potenza (tab. scheda
10.2).
Tab. scheda 10.2 - Limiti di emissioni per le tre classi di rendimento (UNI EN 303-5)
mg /Nm3 al 10% di O2
Alimentazione
Potenza
nominale
(kW)
CO
Classe
1
94
Classe
2
COV
Classe
3
Classe
1
Classe
2
Polveri totali
Classe
3
Classe
1
Classe
2
Classe
3
Manuale
Automatica
<50
25000
8000
5000
2000
300
150
>50÷100
12500
5000
2500
1500
200
100
>100÷300
12500
2000
1200
1500
200
100
<50
12500
8000
5000
2000
300
150
>50÷150
12500
5000
2500
1500
200
100
>150÷300
12500
2000
1200
1500
200
100
200
180
150
La legislazione italiana in vigore sui limiti di emissioni fa riferimento al D. Lgs.
152/2006. In particolare nell’allegato 1, parte III, vengono stabiliti i valori per
specifiche tipologie di impianti e in particolare al sotto capitolo 1.1 quelli per
impianti nei quali sono utilizzati combustibili solidi, di cui all’Allegato X, tra cui
le biomasse combustibili (vedi tab. scheda 10.3). Dal confronto dei valori dei
limiti delle emissioni riportati nelle tabella UNI EN 303-5 e la legislazione italiana
appare evidente la necessità di un aggiornamenti di quest’ultima.
Tab.scheda 10.3- Limiti di emissioni, ai sensi del D. Lgs. 152/2006, per l’utilizzo di
biomasse combustibili - espressi in mg/Nm3, con tenore di O2 nell’effluente gassoso
dell’11%.
Potenza termica nominale
EMISSIONI
35-150 kW
0,15-3
MW
3-6
MW
6-20
MW
> 20 MW
Polveri totali
200
100
30
30
30
COT (carbonio organico totale)
—
—
—
30
20 10*
CO (monossido di carbonio)
—
350
300
250 150*
200 100*
NO2 (ossidi di azoto)
—
500
500
400 300*
400 200*
SOx (ossidi di zolfo)
—
200
200
200
200*
Applicazioni ad usi energetici delle biomasse legnose, utilizzi diffusi e prospettive
Le concentrazioni di polveri fini in aria raggiungono valori elevati soprattutto
durante la stagione invernale in presenza di condizioni che impediscono la
dispersione degli inquinanti.
Per il controllo delle emissioni delle caldaie adibite al riscaldamento con potenza
nominale < 300 kW, la normativa italiana fa riferimento alla UNI EN 303-5 (di
recepimento della norma europea EN 303-5).
Tale norma prevede dei limiti di emissione distinguendo tra alimentazione manuale
e automatica, e classi di rendimento della caldaia (tab. scheda 10.1).
La classe 3 è quindi quella che prevede i livelli di rendimento più alti in rapporto
alle varie potenze nominali.
* valori medi giornalieri
5 - Applicazioni ed usi energetici
delle biomasse legnose, utilizzi
diffusi e prospettive
5.1 - Sistemi di cogenerazione (CHP)
La cogenerazione da biomasse legnose, cioè la generazione combinata di calore
ed energia elettrica (CHP, Combined Heat and Power), si realizza attraverso
processi termici chiusi, nei quali la combustione della biomassa e la generazione
95
elettrica sono separati da uno stadio di trasferimento del calore dai gas surriscaldati
a un fluido di lavoro impiegato nel ciclo di generazione dell’energia elettrica.
Nell’ipotesi di produzione separata, supponendo di produrre 35 unità di energia
elettrica con una centrale termoelettrica avente un rendimento elettrico di circa il
40% e 50 unità di calore utile con una caldaia avente un rendimento termico pari
a circa l’ 80%, si avrebbe un consumo di combustibile pari a 140 unità di
combustibile. Pertanto, nel caso di produzione separata delle stesse quantità di
energia elettrica e calore, necessitano 140 unità di combustibile anzichè le 100
richieste dall’impianto di cogenerazione.
La generazione di energia elettrica (EE) dalle biomasse, per essere energeticamente
e ambientalmente sostenibile, dovrebbe essere vincolata alla produzione di energia
termica sulla base del seguente assunto:
Il risparmio di energia primaria conseguibile con la cogenerazione è dunque pari,
nell’ipotesi considerate, al 28%.
Le macchine utilizzate nei processi cogenerativi sono:
--
sarebbe opportuno produrre energia elettrica solo quando viene richiesta
anche energia termica.
--
il motore Stirling
20-100 kWe
--
il motore a vapore
50-1200 kWe
Diversamente il processo porta alla dissipazione e quindi allo spreco di significative
quantità di energia. La CHP, quindi, imporrebbe la valorizzazione contemporanea
di calore ed EE, ma questo non è sempre facile da realizzare.
--
il turbogeneratore ORC (Organic Rankine Cycle) 250-1500 kWe
Per chiarire il significato di risparmio energetico connesso ad un impianto
cogenerativo rispetto alla produzione separata delle medesime quantità di energia
utile, si illustra l’esempio riportato nella figura 5.1. Un impianto cogenerativo,
che produce 35 unità di energia elettrica e 50 unità di calore utile, consumi a 100
unità di combustibile. Il rendimento termodinamico complessivo di conversione,
inteso come rapporto tra l’energia utile prodotta (35 + 50) e l’energia primaria del
combustibile utilizzato (100), risulta dell’85%.
--
quantità di energia termica e di energia elettrica che si deve produrre;
--
rapporto tra potenza elettrica e termica richiesta dalle utenze;
--
temperatura di utilizzo e tipo di fluido caldo richiesti dalle utenze.
Fig. 5.1 - Schematizzazione del risparmio di energia primaria derivante dalla
cogenerazione (CHP) rispetto alla produzione separata di energia (fonte: GSE, 2010)
96
Fig. 5.1b - Ciclo Rankine
Applicazioni ad usi energetici delle biomasse legnose, utilizzi diffusi e prospettive
Fig. 5.1a - Turbina a vapore
La scelta del processo è in relazione a diversi aspetti:
Per orientare la scelta tra processi e differenti esigenze è stato definito l’Indice
elettrico (k), dove il parametro k=Ee/Et, e dato dal rapporto tra l’energia elettrica
e quella elettrica prodotta da un determinato impianto CHP. L’indice elettrico
97
caldaia a griglia per bruciare cippato di legno. Alcune caratteristiche tecniche e
prestazionali sono espresse nella tabella seguente.
Tab. 5.1 - Prestazioni della centrale a biomassa a Tirano (SO)
Potenza termica caldaia
Produzione di energia elettrica
Efficienza
Temperatura fumi in uscita dalla caldaia
Temperatura fumi in atmosfera
Fig. 5.2 - Schema della centrale Wärtsilä
non convertito è poi recuperato mediante scambiatori a superficie, realizzando
così il processo di cogenerazione.
Il rendimento energetico di un ciclo Rankine per piccoli - medi impianti varia tra
10 e 25% (kWe/kWt) a cui si può aggiungere il recupero termico pari a circa
45 - 50% della potenza termica del combustibile.
Di seguito sono riportate alcune informazioni (schemi e alcune caratteristiche
tecniche) di centrali di cogenerazione a biomassa, di esempi applicativi delle due
tecnologie citate.
6 MW
1.1 MW
4 kWh termici +
1 kWhe/2 kg biomassa
170° C
40° - 45° C
Temperatura minima di mandata dell’acqua
62° C
Temperatura massima di ritorno dell’acqua
92° C
Esempio 2 - È dato da un impianto della Wärtsilä alimentato anch’esso con
cippato di legno e residui di potatura il cui contenuto di umidità può arrivare
anche fino al 65%. L’energia elettrica prodotta attraverso un ciclo Rankine è pari
a 1.5 MWe, mentre l’energia termica prodotta è pari a 9 MW.
Il fluido vettore di tale ciclo è portato a temperature massime di 480° C e pressioni
massime di 26 bar, mentre lo scambio termico al condensatore si realizza ad una
temperatura tra 90° e 115° C. La maggiore particolarità di tale centrale è data dal
sistema a griglia (vedi fig. 5.3) a forma conico-circolare, formata da una serie di
anelli concentrici che ruotano alternativamente in senso orario e antiorario.
Applicazioni ad usi energetici delle biomasse legnose, utilizzi diffusi e prospettive
presenta dei valori tipici per ciascuna soluzione impiantistica.
I più comuni sistemi di cogenerazione accoppiati alle centrali di combustione
delle biomasse sono le turbine a vapore, sistemi cioè che realizzano un ciclo
Rankine di produzione di energia meccanica convertita poi in elettricità. Il calore
Il combustibile è alimentato dal centro della griglia e, grazie al movimento
Esempio 1 - Riguarda la centrale a biomassa di Tirano (SO) che utilizza una
Fig. 5.3 - Griglia BioGrate
L’aria primaria è come sempre insufflata dal
basso, al di sotto del combustibile, mentre la
restante è alimentata direttamente in
fiamma.
Fig. 5.4 - turbogeneratore ORC Fonte: http://www.turboden.eu
98
99
5.1.1 - Il turbogeneratore orc
La combustione della biomassa (primo ciclo) avviene in una normale caldaia a
griglia mobile che impiega l’olio diatermico come fluido termovettore di calore.
Esso offre numerosi vantaggi, tra cui: la bassa pressione nella caldaia, l’elevata
inerzia, la stabilità nelle variazioni di carico, sistemi di regolazione e controllo
semplici e affidabili.
La temperatura utilizzata (circa 300° C) nella parte calda dell’impianto assicura
lunga durata all’olio diatermico.
Nell’evaporatore, per mezzo dell’olio diatermico, il fluido di lavoro delle macchine
viene vaporizzato e surriscaldato. Successivamente entra nel condensatore dove il
calore recuperato è usato per produrre acqua calda a circa 80° - 90° C, un livello
di temperatura idoneo al teleriscaldamento e ad altri usi a bassa temperatura
(essiccazione del legno, essiccazione di segatura con successiva pellettizzazione,
raffreddamento attraverso impianti ad assorbimento). I turbogeneratori ORC, che
utilizzano l’ olio siliconico come fluido di lavoro, hanno dimostrato un’efficienza
elettrica netta del 18% circa, quando operano con temperature nominali dell’
acqua di raffreddamento (60°/80° C).
L’ORC è in grado di funzionare bene anche a carico parziale, fino al 10% del
carico nominale, con un’ottima efficienza (rendimento pressochè costante per
carichi fini al 50% del carico nominale).
Il rendimento complessivo del sistema dipende dall’efficienza della caldaia ad
olio diatermico e dalla presenza dell’economizzatore. Rendimenti della caldaia ad
olio diatermico (energia disponibile all’ olio/ potere calorifico inferiore) superiori
all’80% sono possibili con le moderne caldaie ad olio diatermico portando ad
un’efficienza elettrica globale fino al 23%. Quando l’economizzatore è installato,
l’efficienza termica generale può raggiungere il 90%.
5.1.2 - Il motore Stirling
Il ciclo Stirling è un processo termodinamico che trasforma l’energia termica in
energia meccanica. Il motore Stirling fa parte del gruppo dei motori ad espansione
(o motore ad aria calda), in cui i movimenti dello stantuffo non derivano dalla
combustione interna di un combustibile, ma sono il risultato dall’espansione di una
massa costante di un gas riscaldato da una fonte esterna alla macchina (caldaia).
Il gas impiegato nel motore Stirling è normalmente elio, ma viene utilizzato anche
idrogeno.
Ad esempio nella caldaia avviene la combustione della biomassa legnosa; i gas
100
combusti così generati vengono in contatto con lo scambiatore di calore del motore
Stirling, dove una parte del contenuto energetico è usata per fare espandere il gas
di lavoro nel motore. Il calore residuo dei fumi viene utilizzato per la produzione
di energia termica. Il rendimento elettrico di un impianto CHP con motore Stirling
è attualmente del 12-20%, in dipendenza del livello tecnologico della macchina.
L’attenzione di alcune decine di aziende ed enti coinvolti nello sviluppo degli
Stirling, è legata soprattutto ai seguenti aspetti:
--
elevati rendimenti di conversione energetica, almeno da un punto di vista
teorico18;
--
possibilità di utilizzare virtualmente qualsiasi fonte di energia fossile o
rinnovabile;
--
combustione esterna che consente un migliore controllo delle emissioni e
limita la rumorosità rispetto, ad esempio, ai motori endotermici;
--
fabbisogno di manutenzione potenzialmente modesto19 (alcuni prototipi sono
stati fatti funzionare anche per più di 50.000 ore con interventi molto
limitati);
Tuttavia, i motori Stirling non hanno ancora raggiunto il “market breakthrough”
nella produzione su larga scala, anche se è opinione di diversi produttori che vi si
possa arrivare nel breve - medio termine20.
Al momento attuale i motori Stirling vengono prodotti in piccolissime serie per
applicazioni speciali21 o per finalità di R&S.
Il combustibile più utilizzato è il gas naturale, mentre le applicazioni a biomassa
sono molto ridotte.
L’esperienza reperibile ha interessato generatori con potenza variabile da poche
centinaia di W fino a 600 kWe, con valori più frequenti nel campo 5-50 kWe. In
quest’ultimo caso i rendimenti elettrici variano dal 21 al 28%.
Applicazioni ad usi energetici delle biomasse legnose, utilizzi diffusi e prospettive
degli anelli, è distribuito uniformemente su tutta la superficie disponibile.
Durante la combustione il materiale è poi trasportato verso i bordi della griglia da
dove, successivamente, ricadono le ceneri che sono raccolte nella zona sottostante.
18 I modelli più sofisticati potrebbero raggiungere il 35-40%. Si tratta quindi di valori alla portata dei
gruppi elettrogeni a ciclo Diesel della potenza superiore ai 200-300 kW e delle turbine a vapore di
dimensione elevata (almeno un centinaio di MW). Tutavia i rendimenti sono strettamente dipendenti
dalla temperatura della sorgente fredda e come l’esigenza di recuperare del calore a livelli di temperatura
interessanti (80-90° C) riduce sensibilmente i valori indicati.
19 I presupposti derivano dall’assenza di scoppi veri e propri all’interno del motori e dal fatto di confinare la
combustione in una caldaia, dove possono essere meglio controllati i fenomeni di imbrattamento delle
superfici. Tuttavia i motori Stirling più prestanti sono caratterizzati da elevate pressioni di esercizio e da
temperature medie di certi elementi nettamente superiori a quelli riscontrabili nei motori a combustione
interna.
20 È peraltro da precisare che ad oggi le previsioni e gli annunci di un imminente ingresso sul mercato di
varie aziende sono stati ripetutamente disattesi e che la grossa industria si è sempre disinteressata al
tema.
21 Gli attuali impieghi sono sostanzialmente militari e riguardano, a esempio, l’utilizzo di cascami termici
in alcuni sottomarini o la costruzione di gruppi elettrogeni particolarmente silenziosi e meno rilevabili
all’infrarosso (applicazioni militari).
101
Relativamente
semplice. Elevata
richiesta di
manodopera
Dipende dalla
pressione di
lavoro.
Semplice se il
fluido di lavoro
è aria
Semplice
Limiti operativi
più evidenti
i) alimentazione
automatica
difficoltosa;
i) è necessaria
acqua trattata;
i) praticamente
non reperibili a
prezzi ragionevoli
i) praticamente
non reperibili per
le piccole potenze
ii) transitori avvio
- fermata lunghi;
ii) i modelli più
semplici sono a
pistoni ma difficili
da reperire
iii) il combustibile
va preparato
Macchina per la
regolazione delle
dimensioni del
combustibile
Impianto per
trattamento acqua
Dipende dal tipo della caldaia
Soluzione tecnica Gassificatori a
attualmente
letto fisso
raccomandata
Il livello
tecnologico
dipende dalla
pressione del
vapore
Le soluzioni
costruttive sono
numerose
Caldaia a olio
diatermico
operante
a 250°-300° C
Tipo biomassa
Piccoli prismi
(dimensioni di
un pacchetto di
sigarette)
Qualsiasi tipo in
dipendenza della
caldaia
Qualsiasi tipo in
dipendenza della
caldaia
Qualsiasi tipo in
dipendenza della
caldaia
Rese (%)
2,5-3 m3 di gas/
kg di legno; 1011 m3 sono pari
all’energia di un
kg di gasolio
Dalla biomassa
all’elettricità:
10%;
Dalla biomassa
all’elettricità
(ciclo a elio):
20-30%;
Dalla biomassa
all’elettricità:
10-20%
Tecnologie
migliorate:
10-20%
Ciclo ad aria: 5%
5.1.3 - Il motore a vapore
Nei grandi impianti, il motore a vapore può rappresentare un’alternativa alla
turbina a vapore.
Il motore a pistoni a vapore è modulare e realizzabile in diverse configurazioni da
uno fino a sei cilindri per motore e in base ai parametri del vapore prodotto, sono
applicati motori monostadio o multistadio.
Il rapporto fra pressione in ingresso e in uscita è tipicamente 3, fino ad un massimo
di 6, per uno stadio di espansione. La pressione in ingresso è tipicamente compresa
tra 6 e 60 bar e in uscita varia da 0 a 25 bar.
L’efficienza del motore dipende dai parametri del vapore. Si va dal 6-10% fino al
12-20% rispettivamente per i monostadio e i multistadio.
Tab. 4.7 - Panoramica su alcune tecnologie utilizzabili per la realizzazione di
microgeneratori a biomassa.
Tecnologia
Flessibilità
operativa
102
Gassificatori per
biomassa solida
Macchine
Rankine
accoppiate
a caldaie a
biomassa
Macchine
Stirling
accoppiate
a caldaie a
biomassa
Macchine ORC
accoppiate
a caldaie a
biomassa
Medio - bassa
Media
Media
Media
Macchine
ausiliarie
Applicazioni ad usi energetici delle biomasse legnose, utilizzi diffusi e prospettive
Gestione
Fonte: Rielaborazione da CTI, 2001
per quello che riguarda le centrali a biomassa di potenza superiore ai 10 MW e
condotte nella norma presentano rendimenti elettrici medi dell’ordine del 25%
(netto alla rete, quindi includendo autoconsumi e perdite di trasformazione) con
minimi che dovrebbero essere superiori al 22% e massimi del 27-28%.
I migliori rendimenti del settore sono dell’ordine del 32-35% (con punte del 40%)
e vengono conseguiti negli impianti esistenti nel nord Europa che operano a
pressioni elevate (oltre 100-120 bar) e con tecnologie (caldaie e turbine) di elevato
rendimento (letti fluidi che limitano la perdita al camino e macchine pluristadio).
Facendo riferimento al rendimento del 25%, il consumo tipico di combustibile è
103
1,52 t di biomassa al 45% di umidità per MWh ceduto alla rete,
essendo l’umidità media al 45% un valore molto comune nella pratica.
Ponendo un costo medio della biomassa a questa umidità pari a di 45-55 €/t
risulta che:
incidenza combustibile circa 67-82 €/MWh (media: 75 €/MWh)
Ritenendo che i costi di produzione in centrali di potenza superiore ai 10 MWe
siano dell’ordine dei 140 €/MWh, risulta che l’incidenza del combustibile è del
50-60% (55% circa in media).
Applicazioni ad usi energetici delle biomasse legnose, utilizzi diffusi e prospettive
e pari a:
Turbina a
vapore
ORC
Motore a
vapore
Sistemi di
generazione
Rendimento
elettrico
%
5 ÷ 15
15 ÷ 24
10 ÷ 30
Rendimento
termico
%
0 ÷ 60
0 ÷ 80
0 ÷ 60
Rendimento
complessivo
Range di
potenza
> 150
> 250
> 25
kW
10 ÷ 80
15 ÷ 80
5 ÷ 75
%
•assenza di vapore acqueo, semplificazione
tecnologica e burocratica
•bassa manutenzione
•trasportabile in container
•rendimento elettrico costante ai carichi parziali
•funzionamento automotizzato e controllabile in
remoto
•elevata affidabilità.
•semplicità
•affidabilità
•rendimento elettrico abbastanza costante ai
carichi parziali.
•alto costo dell’investimento;
•caldaia con circuito ad olio diatermico;
•smaltimento dell’olio diatermico esausto.
•costo d’investimento;
•utilizzo di vapore acqueo;
•per la gestione è richiesto personale patentato;
•rendimento condizionato dalla pressione di
immissione del vapore.
Svantaggi
•elevata affidabilità di esercizio;
•elevato numero di ore di utilizzo dell’impianto;
•moderati oneri di manutenzione;
•costi di investimento relativamente bassi.
Fig. scheda 11.1 - Schema di un sistema di teleriscaldamento
•sensibile riduzione del rendimento ai carichi
parziali;
•impianto complesso;
•è richiesto personale patentato per il presidio
dell’impianto in continuo;
•taglie minime generalmente grandi per impianti
di cogenerazione;
•spesso richiedono caldaie “fuori serie”.
Vantaggi
Tab. 4.8 - Riepilogo delle caratteristiche principali dei processi cogenerativi trattati
1,14 t di biomassa al 30% di umidità per MWh ceduto alla rete;
105
104
pari a:
Il calore che si ricava dalla combustione in caldaia dei combustibili da biomassa,
può essere utilizzato per il teleriscaldamento, che è un sistema che provvede alla
produzione ed alla distribuzione a distanza del calore, mediante l’uso di un
opportuno fluido vettore.
Per sua natura, quindi, il teleriscaldamento risponde ad un criterio di
centralizzazione del servizio calore e può essere asservito sia ad esigenze di
riscaldamento ambientale di agglomerati urbani sia alla fornitura diretta di calore
ad impianti industriali ed eventualmente anche per esigenze di processo.
Un impianto centralizzato di teleriscaldamento è sinteticamente strutturato nelle
seguenti componeneti (fig. scheda 11.1):
--
centrale termica;
--
linee di distribuzione dell’acqua calda;
--
sottostazioni di utenza;
-- Impianto di climatizzazione delle abitazioni.
La centrale termica è dimensionata in base al fabbisogno termico dell’utenza da
servire, mediato in tempi giornalieri, mensili o annuali. Va poi valutata l’efficienza
di combustione della stessa e quella dell’impianto in centrale.
Le linee di distribuzione dei fluidi in partenza dalla centrale termica vengono
realizzate con tubazioni preisolate (fig. scheda 11.2), indispensabili per i tratti
interrati, per limitare le perdite di calore nel trasporto dell’acqua calda dalla
centrale termica alle unità termiche periferiche (fig. scheda 11.3).
Le perdite di calore lungo le tubazioni di mandata rappresentano, infatti, il maggior
limite alla fattibilità dei sistemi di teleriscaldamento, in quanto esse rendono
economicamente non sostenibile la realizzazione di reti di riscaldamento
eccessivamente lunghe (temperatura minima di ritorno del fluido vettore circa
pari a 60°-70° C).
Fig. scheda 11.2 - Sezione trasversale di una tubazione per il teleriscaldamento
La sottostazione è collocata negli spazi comuni (vani scale o corridoi) dell’edificio,
all’esterno degli appartamenti, così che le operazioni di manutenzione avvengono
agevolmente e senza disturbo per gli utenti.
Applicazioni ad usi energetici delle biomasse legnose, utilizzi diffusi e prospettive
Scheda 11 - Teleriscaldamento
Adottando impianti di teleriscaldamento è possibile utilizzare meno combustibile
e conseguire una gestione ottimizzata del sistema specie per quello che riguarda il
controllo delle emissioni.
Tale riduzione di emissioni è dovuta al migliore controllo della combustione e alla
possibilità di utilizzare impianti di depurazione dei fumi.
Va anche sottolineato il vantaggio della notevole affidabilità e continuità
d’esercizio che un impianto centralizzato può assicurare, ed il non trascurabile
beneficio socio-economico derivante dall’incremento dell’occupazione locale
durante la realizzazione ed esercizio dell’impianto (vedi Scheda 12. - Analisi
Fig. scheda 11.3 - Struttura tipica e organizzazione delle componenti all’interno di
una canalizzazione di teleriscandamento
106
107
Vantaggi del teleriscaldamento
Riduzione inquinamento ambientale
Minore biocombustibile utilizzato
Maggiore rendimento dell’impianto
Maggiore affidabilità complessiva del sistema
Vantaggi per l’occupazione locale
Risparmio della bolletta energetica per l’utente
6. - Le prospettive di sviluppo a
livello locale delle filiere legnoenergia
6.1 - Organizzazione delle filiere
La realizzazioni di filiere legno-energia vantaggiose su accordi, organizzazioni
logistiche e/o riorganizzazioni che devono vedere partecipi tutti i soggetti
economici e istituzionali.
Le ragioni per stimolare nuovi soggetti progetti sono di tipo:
--
sociale e territoriale22;
--
tecnico-organizzativo;
--
economico;
--
fiscale.
In tutte le filiere che si sono sviluppate nelle realtà più evolute sono presenti
tecnologie, professionalità e strutture dedicate alla filiera. Sono cose che certamente
si sviluppano e si accompagnano con i processi evolutivi della crescita delle
filiere, ed è generalmente necessaria un’azione di start-up capace di rendere più
agevole il percorso.
22Aspetto spesso trascurato che porta quasi inevitabilmente alla sindrome NIMBY - Not In My Back Yard,
letteralmente “Non nel mio cortile”.
108
Alcuni esempi, riportati di seguito, di “nuove” professionalità che abbracciano
tutti gli aspetti della filiera, saranno utili a chiarirne l’importanza (vedi il box “Il
contracting in Austria” a pag. 115 e la Scheda 13).
Il primo livello di “nuova” professionalità da mettere in campo è la capacità di
divulgazione e comunicazione del significato di produzione energetica da fonti
rinnovabili. La mancanza di conoscenza della reale portata di questo tipo di filiera
è il primo (e spesso insormontato) ostacolo che si interpone sullo sviluppo di
nuovi progetti.
La conoscenza è necessaria e va realizzata a tutti i livelli, non solo al cittadino con
una struttura informativa di carattere generale23, ma anche in modo più mirato agli
eventuali attori della filiera, dal produttore delle biomassa fino ad arrivare al
funzionario dell’Ente locale che deve seguire le pratiche autorizzative
necessarie.
Allo stesso tempo, la comunicazione di questi temi non deve essere affidata
esclusivamente ad alcune professionalità specifiche altamente specializzate ma è
assolutamente opportuno che siano più professionalità differenziate che sviluppino
il loro contributo informativo e critico dall’angolatura della propria competenza.
Vi sono poi gli aspetti agroforestali della produzione della biomassa.
Nelle analisi di carattere generale e relative alle possibili specie da destinare alle
colture energetiche, emerge che questi aspetti non sono di per sè risolutivi o
determinanti per la vitalità di una filiera.
È invece importante la professionalità agricola e forestale con la sua capacità di
messa a punto di itinerari tecnici calati sulle specifiche realtà territoriali, che
garantisce il successo e lo sviluppo24. Anche in questo caso le competenze devono
essere ampie e complesse.
Le prospettive di sviluppo a livello locale delle filiere legno-energia
di alcune esperienze di minireti di riscaldamento).
Tuttavia le filiere, per essere accettate ed essere durature (cioè sostenibili), non
possono essere condotte nella sola logica di massimizzare la produzione o
massimizzare la qualità; al contrario, nei propri itinerari devono comprendere
aspetti ecologici/ ambientali ed energetici e, quindi, è importante che ci siano
sensibilità e competenze di questa natura.
La movimentazione e il trasporto, possono avere una incidenza economica sul
prezzo della biomassa non trascurabile. La cantieristica per poter sviluppare
23 L’importanza è l’attualità di questo tema è parte degli sforzi che la UE mette in campo per agevolare lo
sviluppo delle FER.
24 Vogliamo rimarcare che nel nostro paese lo sviluppo delle filiere bio-energetiche è relativamente
“giovane” e che le risorse messe a disposizione in R&S in questo settore sono relativamente “insignificanti”
rispetto ad altri comparti; particolare ancora più penalizzante per le ambizioni e il ruolo che si vorrebbe
affidare alle filiere stesse.
109
La qualità della biomassa può essere fortemente compromessa nelle stesse fasi di
raccolta (con macchine non adeguate) e nelle fasi di movimentazione e di
stoccaggio. Queste attività vanno pensate in strettissima integrazione a monte e a
valle della filiera, e tanto più integrate quanto più grandi sono le dimensioni della
fase finale.
Appare evidente che questo pezzo di filiera deve essere gestita da professionisti
dotati di opportuni mezzi, così come peraltro accade nei paesi più evoluti nel
settore. Inoltre, le problematiche dello stoccaggio spesso possono richiedere da
parte della centrale di trasformazione energetica ulteriori servizi di questa natura
alla componente agricola o logistica della filiera, che se opportunamente gestite
possono far acquisire valore aggiunto al settore primario.
La capacità di programmazione non riguarda solo le componenti più strettamente
connesse alle filiere (agricoltori, trasportatori) ma anche quelli che hanno una
funzione di indirizzo. A parte le problematiche di accettabilità sociale a cui si è
fatto riferimento più volte, alcune scelte non sono indifferenti rispetto allo sviluppo
e al successo delle filiere agro-energetiche.
Ad esempio, il teleriscaldamento di un determinato complesso può risultare
economicamente non realizzabile se calato su una realtà preesistente (costi
eccessivi di realizzazione della rete), ma assolutamente affrontabile in sede di
progettazione e approvazione di un nuovo Insediamento Produttivo.
Allo stesso modo, la collocazione di una centrale termica di medio-grande
dimensione deve, tra le altre cose più strettamente tecniche, tener conto anche
delle situazioni infrastrutturali esistenti e/o da realizzare, della vocazionalità del
territorio circostante (vincoli) e quindi avvalersi di tutti gli strumenti o crearne ad
hoc per programmare uno sviluppo ordinato e duraturo.
Per gli aspetti di più stretta dipendenza dalla componente agricola territoriale
circostante alla centrale, occorre tener conto, oltre che della vocazionalità dei
terreni, anche degli aspetti strutturali delle aziende stesse per capire le reali
possibilità realizzative, e prevedere le difficoltà di adattamento e di trasformazione
delle aziende.
6.2 - Alcuni casi di riferimento
L’operatività delle filiere legno-energia deve essere calata nel contesto territoriale
e ovviamente la sua strutturazione assume impegni differenti in funzione della
tipologia di impianto. Nella tabella 6.1 vengono riassunte alcune condizioni di
operatività di massima che consentono un rapido inquadramento dell’entità dei
fattori che sono toccati dall’opzione bioenergetica, e quindi sono un primo
orientamento che poi deve essere opportunamente approfondito.
Le prospettive di sviluppo a livello locale delle filiere legno-energia
capacità di lavoro considerevoli a costi contenuti, necessita di macchine
specialistiche e costose, quasi sempre non alla portata economica di un singolo
agricoltore/forestale (come riportato nel capitolo 3 e più in dettaglio nella tab. 3.2).
Inoltre, il loro utilizzo deve essere opportunamente programmato per sviluppare
il numero adeguato di ore di lavoro per ammortizzare il relativo costo.
Tab. 6.1 - Tipici range operativi di impianti per la produzione di bioenergia di vario
tipo e scala (IEA, 2007c)
Tipo di impianto
Calore - piccolo
Range di
produzione
di calore (t) o
elettricità (e) e
ore di operatività
annue
100-250 kWt
Biomassa
combustibile
richiesta
(qt di s.s./anno)
Movimentazione
veicoli per
trasporto
biomassa
all’impianto (1)
Superficie
richiesta per la
produzione di
biomassa (% del
totale dentro un
raggio specifico)
(1)
40-60
3-5
volte all’anno
1-3%
entro 1 km
di raggio
2000 h
110
111
Calore - grande
10-140
volte all’anno
100-1.200
3000 h
500 kWe-2 MWe
Cogenerazione piccolo
150-500
volte all’anno
1.000-5.000
5-10%
entro 2 km
di raggio
1-3%
entro 5 km
di raggio
4000 h
5-10 MWe
Cogenerazione medio
30.000-60.000
5-10
volte al giorno
5-10%
entro 10 km
di raggio
5000 h
20-30 MWe
Elettricità - grandi
90.000-150.000
25-50
volte al giorno
7000 h
2-5%
entro 50 km
di raggio
1. Richieste di trasporto e superficie agricola per soddisfare la richiesta annuale di biomassa di diversi tipi
di impianti. Le rese in biomassa, prodotta da piantagioni forestali, residui agricoli o coltivazioni erbacee
dedicate, si suppongono tra 5 e 10 t/anno di s.s.
Con la tabella 6.2 si intende proporre un quadro di riferimento del costo dell’energia
primaria producibile con alcuni biocombustibili legnosi ponendoli a confronto
con le alternative più diffuse riferite ai combustibili fossili. Dall’osservazione dei
dati emerge con evidenza che l’energia primaria producibile, ad es. con cippato da
residui di lavorazione del legno, è 3,5 volte meno costosa di quella ottenuta con il
metano. In generale i biocombustibili delle filiere legno energia presentano un
costo del kWh primario relativamente basso che consente difatti di affrontare le
opzioni di sviluppo della filiera legna-energia in termini realistici ed economici.
Va tuttavia tenuto presente che i costi di investimenti degli impianti a biomassa
sono nettamente superiori a quelli alimentati con combustibile fossile.
Tab. 6.2 - Costi dell’energia primaria di diversi combustibili
112
q
u.m.
1
t
M30
3,40
80,00
23,53
1,23
Cippato SRF
1
t
M50
2,23
50,00
22,42
1,17
Cippato da
residui lav.
legno
1
t
M20
3,92
75,00
19,13
1,00
Pellet
(certificato)
1
t
M10
4,60
200,00
43,48
2,27
Briquettes
1
t
M10
4,40
140,00
31,82
1,66
Metano (3)
100
m3
1,00
66,00
66,00
3,45
GPL (4)
1000
l
6,39
830,00
129,89
6,79
Gasolio
agricolo
1
t
10,70
690,00
64,49
3,37
86,92
4,54
Gasolio
1
t
10,70
930,00
riscaldamento
(1) per esemplificazione non viene considerato il rendimento della caldaia
(2) escluso il costo di trasporto alla caldaia
(3) 1 kg = 5,8 l (20° C; 216 bar)
(4) 1 m3 = 2 kg = 4 l
Tab. 6.3 - Confronto del costo dell’energia utile di quattro opzioni di caldaia
6.3 - Aspetti tecnico-economici
Combustibile
Cippato di
legna (P1645)
Umidità
Energia
producibile
Costo
combustibile
(2)
Costo
energia
producibile
M
MWh (1)
€
€/MWh (1)
Rapporto
tra costi
dell’energia
primaria
Impianti e voci di costo
U.M.
Legna (1)
Cippato (2)
Pellet
Metano (3)
MWh/u.m.
3,4
3,4
4,6
9,6
kW
100
100
100
100
1
PCI
2
Potenza della caldaia
3
Ore di funzionamento annue
h
1500
1500
1500
1500
4
Rendimento stagiogale
impianto
%
76
80
85
90
5
Energia primaria
MWh/a
150
150
150
150
6
Energia utile prodotta
MWh/a
114
120
127,5
135
7
Costo di Investimento
€
45000
65000
40000
13000
9
Durata dell’investimento
anni = a
15
15
15
15
8
Saggio di interesse
%
5
5
5
5
10
Costo del capitale
€/a
2085
3012
1854
602
Legna a pezzi
stagionata
1
t
M25
3,69
125,00
33,88
1,77
11
Fabbisogno combustibile
u.m./a
44
44
33
15625
Legna a pezzi
fresca
1
t
M50
2,23
85,00
38,12
1,99
12
Prezzo del combustibile
€/u.m.
125
80
200
0,66
13
Spesa annua combustibile
€/a
5515
3529
6522
10313
Le prospettive di sviluppo a livello locale delle filiere legno-energia
250 kWt-1 MWe
113
Energia elettrica consumata
€/a
50
200
100
30
15
Spese pulizia
€/a
150
150
150
110
16
Manutenzione ordinaria
e straord.
€/a
300
400
200
100
17
Costi totali annui
(= 10+13+14+15+16)
€/a
8100
7292
8825
11155
18
Costo energia utile
(= 17/6) (CEU)
€/MWh
71,05
60,76
69,22
82,63
19
Quota CEU relativa
al costo di produzione
energetica
€/MWh
22,68
31,35
18,07
6,24
20
Quota CEU relativa
al combustibile
€/MWh
48,37
29,41
51,15
76,39
21
Incidenza costo
di prod.ne energ.ca /CEU
%
31,9
51,6
26,1
7,6
22
Incidenza costo
combustibile /CEU
%
68,1
48,4
73,9
92,4
1) Legna M30, P330; 2) cippato M30, P16-45; 3) metano 9,6 kWh/m3
La tabella 6.3 propone un confronto, per ipotesi di fabbisogni energetici di piccole
dimensioni, a parità di potenza (100 kW) e a parità di ore di funzionamento
all’anno (1.500 ore/anno).
Il minor costo dell’investimento necessario per l’opzione “metano” erode gran
parte del vantaggio competitivo del costo dell’energia primaria dei combustibili
legnosi, visto in precedenza (tab. 6.2), ma il costo dell’energia utile (CEU) più
basso risulta essere ancora quello derivante dalla caldaia alimentata a cippato
M30, P16.45, con un costo di circa 61 €/MWh contro gli 83 €/MWh della caldaia
alimentata a metano. Si puo anche notare che a queste dimensioni di potenza delle
caldaie quelle a pellet recuperano in competitività in termini di costo dell’energia
utile (era più ampia la differenza in termini di energia primaria con il cippato la
forbice vista in tab. 6.2).
Il contracting - il caso Austria
A partire dagli anni 80 in Austria il numero di impianti di mini-reti di
teleriscaldamento, di potenza terrmica compresa tra 100 e 5.000 kW ha avuto
uno sviluppo considerevole basato su alcune leve fondamentali:
-----
un fertile contesto socio-culturale;
lo sviluppo della tecnologia del cippato;
l’intraprendenza di agricoltori e operatori agroforestali;
un deciso accompagnamento della politica e delle amministrazioni locali.
In particolare rispetto a quest’ultimo punto si registra un caso di eccellenza in
Stiria, laddove con i contratti legno-energia (holzenergie contracting)
decisamente promossi dalla Camera dell’Agricoltura e delle Foreste della Stiria
e dall’Agenzia Energetica Regionale sono stati sviluppati in poco più di un
decennio, a partire dal 1995, oltre 100 casi di contratti legno-energia; circa 12
MWt installati; circa 32.000 msr di cippato locale valorizzato; numerosi posti di
lavoro locale.
In tutti questi casi gli agricoltori e operatori agroforestali, in forma
associata, non forniscono solo la materia prima (commodity) ma un
SERVIZIO CALORE, creando condizioni di maggiore convenienza per le
loro imprese e per i cittadini utenti del servizio stesso, oltre ad un contributo
positivo di natura ambientale edenergetico.
Le prospettive di sviluppo a livello locale delle filiere legno-energia
14
Sulla base dei dati presentati in tabella 6.3 si rileva che il costo unitario dell’energia
utile da biomasse legnose è più competitivo rispetto alle fonte fossili. Lo è tanto
di più quanto più è facilmente reperibile la biomassa e/o più costosa la fornitura
di metano. Osservando l’incidenza del costo del combustibile sul costo dell’unità
di energia utile, che risulta maggiore per il metano rispetto ai combustibili legnosi,
si deduce che analoghe variazioni sul costo dei combustibili comportano aumenti
di CEU ancora più sfavorevoli per il combustibile fossile.
114
115
Lo sviluppo di minireti di teleriscaldamento alimentate a combustibili legnosi e/o
ligno-cellulosici è una realtà consolidata in molti paesi europei, dove viene
realizzata con elevati standard di funzionamento di controllo sulla sicurezza e
sulle emissioni. In Italia ha avuto un importante sviluppo in Alto-Adige, solo più
di recente si stanno sviluppando
esperienze
interessanti
nell’appennino centrale.
Lo sviluppo di questi impianti
produce importanti e differenti
vantaggi:
--
tradizionali; risparmio di
combustibili fossili; riduzione
delle emissioni di CO2; corretta
manutenzione del bosco;
recupero
di
biomasse
residuali.
economici - abbassamento del
costo del kWh termico per le
utenze; valorizzazione delle
biomasse residuali; ritorni
economici su scala locale.
--
sociali - valorizzazione di
maestranze
locali;
partecipazione delle comunità
locali; sviluppo di cultura ambientale; incentivo alla replicabilità per altre
comunità.
Chiaramente lo sviluppo di tali reti è più facilmente raggiungibile e si avvantaggia
di un contesto favorevole individuabile in alcuni aspetti strutturali, economici e
sociali:
116
presenza di boschi e foreste nell’intorno;
--
presenza di soggetti interessati alla produzione e vendita del cippato;
--
disponibilità di residui legnosi;
--
disponibilità degli amministratori locali a promuovere il progetto;
--
disponibilità degli amministratori locali aessere parte delle utenze;
--
possibilità di realizzazioni di
nuovi insediamenti;
--
--
assenza di una rete di metano;
--
una politica di incentivi;
ristrutturazioni di rilievo nei
centri storici;
--
realizzazione di processi di
informazione e formazione;
ambientali - riduzione delle
emissioni rispetto ai sistemi
--
--
--
una buona coesione sociali.
REGIONE MARCHE
Nella Regione Marche25 di recente
sono state avviate esperienze di minireti alimentate a biomasse locali. Di seguito
vengono raccolte alcune informazioni tratte dal progetto Woodland Energy www.
probiowoodlandenergy.it a cui ha partecipato anche la regione Marche, con
affidamento delle attività ad ASSAM26.
Le prospettive di sviluppo a livello locale delle filiere legno-energia
Scheda 12 - Analisi di alcune esperienze di minireti di
teleriscaldamento
Impianto di Amandola (AP)
Ad Amandola è stato installato un impianto a legno cippato per il riscaldamento e
la produzione di acqua calda sanitaria dell’unità ospedaliera che assolve alle
funzioni di poliambulatorio, distretto sanitario e degenza ospedaliera di medicina
e chirurgia. In precedenza il fabbisogno dell’intera struttura era assicurato da 3
caldaie a metano con potenza termica di circa 900 kW.
Il nuovo impianto a biomasse è stato realizzato nelle vicinanze della centrale
termica preesistente e degli altri locali tecnici ed è costituito da due corpi di
fabbrica sovrapposti, costruiti in cemento armato. La struttura superiore è adibita
allo stoccaggio del cippato mentre la struttura inferiore ospita due caldaie da 498
kW ciascuna.
25 La Regione Marche con il Decreto del Dirigente della Posizione di Funzione “Tutela del Territorio e
Sviluppo Rurale” n. 231 del 12 luglio 2006, ha affidato all’ASSAM la realizzazione dei progetti
interregionali Woodland Energy (WLE)
26 Alcuni dati tecnici delle minireti delle Marche sono tratte da “La filiera legno-energia - Risultati del
progetto interregionale Woodland Energy”, ed. ARSIA, 2009.
117
Le caldaie sono Kob Pyrot della potenza di 498 kW ciascuna. Non sono collegate
a nessuna rete di teleriscaldamento ma riescono a soddisfare le esigenze di
riscaldamento di locali aventi un volume complessivo pari a 10.000 m3.
Vengono utilizzate biomasse provenienti sia da colture dedicate prodotte
nell’azienda agricola di proprietà dell’Amministrazione comunale di Apiro, sia da
fonti esterne, che si trovano in ogni caso a una distanza massima di circa 40 km dal
comune. È stata inoltre avviata la coltivazione di pioppo a ciclo breve (SRF) su
una superficie di 11 ettari, con il primo taglio previsto per i primi mesi del 2009.
Quando l’impianto di pioppo sarà a regime, il fabbisogno energetico sarà
soddisfatto in parte dalla quantità di biomassa legnosa proveniente dallo stesso,
mentre la parte rimanente verrà da scarti legnosi di origine agricola.
Impianto di Apiro (MC)
La centrale termica a biomasse è stata realizzata per produrre energia termica a
servizio di alcuni edifici pubblici di proprietà dell’Amministrazione comunale,
situati nel centro storico del comune e raggiunti da una rete di teleriscaldamento.
Gli edifici interessati (17.500) m3 sono: il palazzo comunale, la scuola elementare,
il teatro, la scuola media, la casa di riposo, la chiesa di San Francesco. Per ciascuno
di questi edifici è stato comunque mantenuto anche il precedente sistema di
riscaldamento per assicurare piena garanzia di fornitura di calore in caso di
possibili guasti o di fermo tecnico della centrale. La realizzazione della centrale
L’impianto è costituito da una caldaia con potenza complessiva di 1,4 MW termici
e da una rete di teleriscaldamento, divisa in due linee, della lunghezza complessiva
di 1,5 km per il raggiungimento degli edifici sopra citati. Recentemente si è
iniziato a valutare la possibilità di potenziare l’impianto, per produrre energia
elettrica in cogenerazione.
Lo stoccaggio della biomassa, di produzione propria o acquistata, è effettuato in
strutture dell’azienda comunale, di capacità pari alla biomassa necessaria per un
intero anno. Il silo adiacente la centrale consente invece un’autonomia di circa un
mese. La biomassa viene prelevata da tale camera mediante una griglia mobile
L’impianto è funzionale ed il cippato utilizzato è di origine forestale ma, per ora,
è prodotto fuori zona. La proprietà dell’impianto è dell’Azienda ospedaliera
(ASUR), la quale ha appaltato a terzi la gestione della stessa.
118
termica ha comportato, oltre all’installazione degli impianti dedicati alla
produzione di energia e al suo trasporto, anche interventi edili e opere di
sistemazione urbana che hanno consentito di limitare l’impatto visivo della
centrale. Per favorire l’avvio della filiera locale, è iniziato il processo di conversione
dell’azienda agricola comunale dal tradizionale indirizzo colturale alla produzione
di biomassa ligno-cellulosica a utilizzo energetico.
Le prospettive di sviluppo a livello locale delle filiere legno-energia
Il vecchio impianto è messo in parallelo con il nuovo impianto a biomasse e
l’integrazione viene effettuata tramite un sistema di pompaggio dalla nuova
centrale a quella esistente, dove sono presenti i collettori per l’alimentazione delle
varie utenze a servizio dell’ospedale. La soluzione adottata, anche se ridondante,
eleva la soglia di sicurezza, in caso di anomalia o di manutenzione del sistema a
biomassa.
119
Il comune di Apiro (MC) è il gestore dell’impianto che è costituito da una caldaia
del modello Uniconfort BioKraft/1200 della potenza di 1.392 kW. L’impianto,
tramite una rete di teleriscaldamento di 1.500 m di lunghezza, riscalda diversi
locali con un volume complessivo di 17.500 m3. Il consumo anno di cippato è pari
a circa 400 t.
Impianto di Esanatoglia (MC)
L’impianto a biomassa realizzato nel comune di Esanatoglia è posto al servizio
degli edifici scolastici comunali. Il piccolo centro didattico comunale è costituito
da due edifici prospicienti, ciascuno di due piani. Il sito, che ospita il deposito del
cippato e la nuova centrale termica, è posto nel sotterraneo della scuola materna.
La centrale a metano preesistente, costituita da due caldaie della potenza
complessiva di 300 kW termici, è stata traslocata in appositi locali vicini a
entrambi i poli didattici con lo scopo di attivarla in caso di necessità, in soccorso
alla caldaia a biomassa. È stato realizzato un sistema di teleriscaldamento con
tubazioni di mandata/ritorno che collega la centrale a biomassa con i rispettivi
centri didattici, distanti circa 100 m, collegato anche alla vecchia centrale.
La parte relativa all’approvvigionamento di biomassa è, per ora, in fase di
organizzazione e comunque difficilmente, in tempi brevi, sarà possibile dare l’avvio
alla filiera corta. L’ipotesi, formulata in sede di progettazione di filiera e basata sulla
possibilità di utilizzare il legno residuale delle operazioni di governo e manutenzione
delle foreste demaniali, non è riuscita ancora a concretizzarsi.
Per conto, si sono attivati degli imprenditori locali che raccolgono e pretrattano
biomassa residuale reperito sul territorio
La struttura che ospita l’impianto è costituita essenzialmente da due corpi in
cemento armato collegati tra di loro da un sistema a coclea. La prima struttura è
adibita a stoccaggio e ha la parte superiore alla quota del piano stradale. La
seconda struttura, adiacente, ospita la caldaia del modello Metalref di 330 kW di
potenza.
120
Altre recenti esperienze di sviluppo di minireti di teleriscaldamento nell’appennino
centrale, a seguito di alcuni monitoraggi effettuati offrono alcuni elementi di
analisi e valutazione (fonte ARSIA27).
Le
informazioni
che seguono riassumono alcune caratteristiche delle minireti
Grafico
1
realizzate.
Località
Anno di
realizzazione
Potenza
installata
Lunghezza
rete
Costo
rete
Utenze
Volume
riscaldato
Investimento
lordo
kW
m
€
n°
m3
€
Camporgiano
2006
540
300
51.000
2
7.800
285.000
Loro Ciuffena
2006
500
270
90.000
4
16.000
337.885
Cetica
2006
350
575
36.277
12
12.000
213.185
Casole d’Elsa
2006
540
100
25.000
1
16.650
351.754
Monticiano
2006
500
100
30.280
2
3.500
335.024
Fivizzano
-
220
320
-
3
6.300
143.000
Rincine
-
320
130
19.300
3
4.500
153.900
È interessante valutare gli elementi comuni tra le esperienze sviluppate in quanto
realizzate in un contesto temporale ravvicinato e in contesti ambientali
sufficientemente confrontabili.
Le prospettive di sviluppo a livello locale delle filiere legno-energia
azionata dalla caldaia stessa. Il sistema di alimentazione è pertanto automatizzato,
in modo da richiamare biomassa all’occorrenza senza perdite di efficienza. La
biomassa in ingresso è costituita da una miscela di diverse tipologie di cippato,
con un contenuto d’acqua intorno al 15-20%; in particolare si tratta di cippato
proveniente da legno di conifere, da potature invernali di vite, olivo e del verde
urbano comunale.
Grafico 2
Le potenze impegnate - Sebbene ci sia una differenza di potenza delle caldaie
che va da 220 a 540 kW, il grafico 1 mostra una buona linearità, in questo intervallo,
del costo dell’investimento lordo per kW di potenza installato, che risulta pari 616
€/kW.
Le componenti delle minireti - La maggiore variabilita della lunghezza delle
reti, del numero di utenze allacciate, nonchè la differente volumetria riscaldata
fanno si che ci sia meno proporzionalità dell’investimento lordo per metro cubo
riscaldato, difatti il campo di variazione è tra 18 e 96 €/m3 (media ponderata pari
a 35,60 €/m3). Il grafico 2 mette in evidenza la variabilità.
L’impianto, gestito dal Comune di Esanatoglia (MC), possiede una rete di
teleriscaldamento lunga 100 m che è in grado di riscaldare locali con un volume
complessivo di 4.455 m3.
Livelli di utilizzo annuo - Con investimenti lordi più o meno simili, intorno a 30 €/
m3 (grafico 3) riscaldato, sono stati conseguiti in impieghi annui degli impianti
molto diversi, da 400 a 1400, a connotare ampi margini di utilizzo della caldaia a
parità di costi.
Potere calorifico effettivo dei combustibili - Dal raffronto tra i quantitativi di
REGIONE TOSCANA
27 Le informazioni tecniche delle schede sono tratte da “Le minireti di teleriscaldamento a cippato in
Toscana. L’esperienza dei GAL toscani”, ed. ARSIA, 2009
121
cippato utilizzato e l’energia termica effettivamente erogata emerge una decisa
linearità tra le varie centrali che fanno si che il il valore dell’energia ricavabile dal
legno in condizioni operative sia pari a 2,66 MWh/ t.
Grafico 4
Le prospettive di sviluppo a livello locale delle filiere legno-energia
Grafico 3
Fig. scheda 13.1 - Modulo mobile
adatto a piccole soluzioni di
contracting
* E.S.Co: Energy Service Company
122
123
Allegato 2 - Piano di Sviluppo Rurale (nelle Marche per lo sviluppo
della filiera legno energia)
Allegato 1 - Unità di misura ed equivalenze
A livello regionale sono presenti normative di settore a supporto della filiera
legno-energia nel Piano di Sviluppo Rurale 2007-2013 sono previste misure che
incentivano la produzione e l’impiego di biomasse agroforestali ad uso
energetico.
I multipli delle unità di misura:
k (kilo) = mille (103 )
M (Mega) = milione (106 )
PSR Regione Marche - Obiettivi Agroenergetici - ASSE III
2.1.1 Diversificazione in attività non agricole
G (Giga) = miliardo (109 )
T (Tera) = mille miliardi (1012 )
P (Peta) = milione di miliardi (1015 )
Sottomisura b)
La misura prevede la concessione di un aiuto in conto capitale destinato al
cofinanziamento di investimenti strutturali aziendali materiali ed immateriali
destinati al perseguimento dei seguenti obiettivi specifici:
“Promuovere e favorire la differenziazione delle attività dell’azienda agricola,
attraverso lo sviluppo di nuovi settori e nuovi prodotti, fra i quali le
utilizzazioni no food delle produzioni agricole e la produzione di energia da
fonti rinnovabili”.
- Considerare inoltre prioritario il recupero dell’energia termica prodotta, in
caso di impianto di cogenerazione.
Investimenti ammissibili in ambito agro energetico - Energia da biomassa
agroforestale:
-- Cantiere di lavoro finalizzato alla raccolta e alla coltivazione della biomassa;
-- Impianti per la trasformazione fisica del prodotto (cippatrici, pellettizatrici);
-- Caldaie per l’ottenimento di energia termica;
-- Trasformazione congiunta dell’energia elettrica;
-- Reti di teleriscaldamento;
-- Cantiere di lavoro per lo smaltimento del sottoprodotto della conversione
energetica.
Le principali unità di misura:
--
1 caloria = 4,187 Joule (J);
--
1 Joule = 0,000278 watt
--
watt (W) = 1 J /s
--
1 kW = 1.000 Watt
--
1 kWh = 1 kilowattora
--
1 kWh = 3,6 * 106 J = 3.600.000 J
--
MWh = Megawattora = 0,860 Gcal
--
MW = Megawatt = 1.000 kW
--
1 GJ = 0,239 Gcal = 0,278 MWh
--
1 Gcal = 4,187 GJ = 1,163 MWh
--
1 MWh = 3,600 GJ = 0,860 Gcal
Equivalenze tra unità di misura di energia
124
Allegati
ALLEGATI
kj
kcal
kWh
tep
1 kj
1
0,2388
0,000278
23,9 x 10-9
1 kcal
4,1868
1
0,001163
0,1 x 10-6
1 kWh
3.600
860
1
86 x 10-6
1 tep
41,9 x 106
10 x 106
11,63 x 103
1
Vincoli e/o limitazioni
- Gli investimenti nel settore delle energie rinnovabili, ammissibili al finanziamento
previsto dalla presente misura/azione, non devono superare la potenza di 1 MW.
2.1.2 Creazione e sviluppo di microimprese non agricole
Obiettivi Agroenergetici
- Incentivare lo sviluppo di micro imprese nel settore energetico favorendo
l’incremento dei redditi delle aziende agricole connesse, tramite la produzione di
energia da fonti rinnovabili.
Obiettivo: “Crescita delle attività commerciali esercitate da microimprese delle
aree rurali attraverso, sia la qualificazione e l’aggregazione delle imprese esistenti,
125
Ammissibili oltre ai costi materiali anche costi per il conseguimento di
certificazione
aziendale.
Il
modello delenergetica
contracting
è una forma contrattuale di gestione di una centrale
Intensità
e
tipologia
di
aiuto
termica che prevede la vendita di energia (termica), da parte di un SOGGETTO
Sono concessi aiuti
gli investimenti
ammissibili
una intensità del:
ATTUATORE o
un per
SOGGETTO
GESTORE
ad una con
UTENZA.
-Nel
- 50%
degli
investimenti
ammissibili,
relativi
alle
azioni
cuiun
alleSOGGETTO
lettere a), b)
caso che la vendita di energia termica sia praticadida
e c), realizzati
nelle
di cui E.S.Co.;
all’articolo
lettera
punto
i), delda
Reg.
ATTUATORE
si tratta
di zone
un modello
nel36,
caso
in cuia),
viene
praticata
un
(CE) 1698/05;
SOGGETTO
GESTORE si tratta di un modello di Contratto di Prestazione
-- 40% degli
investimenti ammissibili, relativi alle azioni di cui alle lettere a), b)
Energetica
(EPC)
e c), realizzati in altre aree.
Modello
-- 40% contracting-E.S.Co*
degli investimenti ammissibili, relativi all’azione di cui alla lettera d),
Il SOGGETTO
ATTUATORE:
realizzati nelle
zone di cui all’articolo 36, lettera a), punto i), del Reg. (CE)
-- sostiene
l’investimento
per la realizzazione della centrale termica in grado di
1698/05;
produrre
l’energia
termica
necessaria relativi
per l’utenza;
-- 30% degli investimenti ammissibili,
all’azione di cui alle lettera d),
-- èrealizzati
responsabile della
completa
gestione
dell’impianto, che alimenta con il
in altre aree.
biocombustibile
(cippato);
L’aiuto
è concesso alle
condizioni previste dalla normativa “de minimis” di cui al
-Regolamento
- esegue len°manutenzioni
ordinarie2006.
e straordinarie previste dalla legge,
1998 del 15 dicembre
avvalendosi di personale tecnico specializzato.
2.2.1 Servizi essenziali per la popolazione rurale
L’UTENZA:
-- sottoscrive un contratto con cui si impegna a pagare una tariffa concordata per
Obiettivi
l’unitàAgroenergetici
di energia termica (MWh), a sua volta erogata e contabilizzata con
-- moderni
Incentivare
l’utilizzo
da parte di Enti Pubblici all’uso di fonti energetiche
sistemi
(contacalorie).
rinnovabili creando opportunità di sviluppo per il settore agro energetico.
Vantaggi
per l’utenza:
-- Realizzazione
di impianti pubblici per la produzione dell’energia da
-- non
sostiene l’investimento iniziale per rendere operativo l’impianto termico
biomasse.
o per la sostituzione
in caso
di impianti
-- Incentivare
la diffusione
di impianti
peresistenti;
la produzione di energia termica e/o
-- elettrica
non ha oneri
per la
gestione dell’impianto
da fonti
rinnovabili
presso gli Entistesso;
pubblici.
-- paga el’energia
volta che questa è stata utilizzata/consumata.
Intensità
tipologiauna
di aiuto
Sono concessi aiuti per i costi ammissibili con una intensità del:
Normalmente il SOGGETTO
-- 80% del costo totale ammissibile per gli investimenti di cui alla lettera 1-a)
ATTUATORE garantisce anche un risparmio all’UTENZA calcolato rispetto al
per i soggetti pubblici e del 60% per soggetti privati;
livello di consumi precedenti e al combustibile impiegato.
-- 80% del costo totale ammissibile per gli investimenti di cui alla lettera 1-c),
Garantisce continuità ed efficienza al servizio fornito (servizio primario) e soddisfa
1-d e 2-a per i soggetti pubblici e del 40% per soggetti privati;
le richieste energetiche dell’utenza.
-- 70% del costo massimo ammissibile per gli investimenti di cui alla lettera
1-b);
-- tassi di contributo decrescente per i 5 anni di intervento, fino ad un massimo
del 100%, 80%, 60%, 40%, e 20% delle spese effettivamente sostenute per la
erogazione dei servizi di nuova costituzione di cui alle lettere 1-a), 1-c) e 1-d).
è connessa ad alcuna attività produttiva o commerciale del beneficiario, il
massimale dell’aiuto sarà stabilito nelle Disposizioni Attuative del PSR.
--
126
In tutti gli altri casi l’aiuto è concesso alle condizioni previste dalla normativa
“de minimis” di cui al Regolamento n.1998 del 15 dicembre 2006.
In questa misura è prevista l’erogazione dell’anticipo con le modalità stabilite
dall’articolo 56 del Reg. (CE) 1974/06.
Allegati
che la loro nuova
Scheda
13- Ilcostituzione”.
modello di contracting
Vincoli e/o limitazioni
-- Gli investimenti nel settore delle energie rinnovabili, ammissibili al
finanziamento previsto dalla presente misura/azione, non devono superare la
potenza di 1 MW e l’energia calorica prodotta dev’essere utilizzata soltanto
da strutture pubbliche.
-- Almeno l’80% del prodotto trasformato deve essere conferito nell’ambito di
un progetto di filiera.
-- Sono esclusi dall’intervento Comuni con più di 5000 abitanti ed una densità
abitativa pari o superiore a 150 abitanti/kmq.
Per maggiori informazioni su quanto previsto dal PSR della Regione Marche
in tema di agro energie si veda quando riportato nel documento “Analisi
tecnico - normativa delle biomasse ad uso energetico” a cura di Andrea Bordoni,
Andrea Rossi, Adele Finco e nel sito http://www.agri.marche.it/Aree%20
tematiche/agroenergie/default.htm
127
Qualora si decida di investire nella costruzione di un impianto alimentato da fonti
rinnovabili sono necessarie due tipologie di autorizzazioni:
1. la prima è un’autorizzazione unica per la messa in opera dell’impianto ed è in
relazione alle soglie di Potenza Nominale dell’impianto (in kWe).
2. la seconda è un’autorizzazione per le emissioni in atmosfera.
Autorizzazione Unica
Per quanto riguarda la prima autorizzazione ai sensi del DL n.159 del 1 Ottobre
2007, gli impianti al di sotto delle soglie individuate dalla Tabella seguente non
sono soggetti ad autorizzazione, ma ad una Denuncia di Inizio Attività (D.I.A).
Soglie al di sotto delle quali è richiesta la D.I.A.
Fonte
Soglia (kWe)
Eolico
60
Solare Fotovoltaico 20
Idraulica 100
Biomasse 200
Gas di discarica, gas residuati dai
processi di depurazione e biogas
250
La L.R. 14 Aprile 2004, n.7 “Disciplina della procedura di impatto ambientale”
stabilisce la competenza regionale al rilascio dell’autorizzazione per gli impianti
industriali non termici per la produzione di energia, vapore ed acqua calda, ad
esclusione degli impianti solari per la produzione di energia da conversione
fotovoltaica e gli impianti solari termici, impianti termici o a celle a combustibile
per la produzione di energia elettrica o termica, con potenza complessiva superiore
a 50 MW.
Fonte: http://www.agri.marche.it/Aree%20tematiche/agroenergie/Analisi%20
tecnico%20-%20normativa%20delle%20biomasse%20ad%20uso%20
energetico.pdf
Allegati
Allegato 3 - Autorizzazioni - Scheda informativa sull’Energia da
biomassa - Regione MARCHE
Allegato 4 - Zone climatiche
La zona climatica sulla base dei Gradi giorno (Ai sensi del DPR n.412 del 26-081993 e s.m.i.) definisce il periodo dell’anno e il numero massimo di ore giornaliere
ìn cui è consentito l’accensione degli impianti di riscaldamento (salvo ordinanze
dei Comuni in casi di condizioni climatiche particolarmente avverse).
L e provincie della Regione Marche sono tutte situate nella ZONA D.
Per quegli impianti che superano le soglie riportate in tabella (per le biomasse: >
200 kWe), si deve richiedere l’autorizzazione unica, che ha lo scopo di riunire a
livello burocratico le varie autorizzazioni, tramite una Conferenza dei Servizi, a
cui possono partecipare:
-- Regione (Settore Ambiente e Territorio)
-- Provincia (Settore Ambiente e Territorio o Agricoltura)
-- Comune (Settore Edilizia o Urbanistica o Ambiente)
-- ARPA (Agenzia Regionale Protezione Ambiente, per competenza su rumore,
spandimento, ecc.)
-- ASL (Azienda Sanitaria Locale, per competenza su rumore, spandimento, ecc.)
-- Altri soggetti (Genio Civile, Consorzio di Bonifica, ecc.)
Gli impianti di produzione di energia elettrica da biomassa sono soggetti ad
autorizzazione unica di cui al DLgs 387/03.
La legge 24 Ottobre 2007, n.244 integrando l’art.12 comma 5, del DLgs 387/03
stabilisce che gli impianti da biomassa cui la capacità di generazione sia inferiore ai 200
kW sono soggetti a D.I.A. (artt. 22-23 Testo Unico D.P.R. 6 Giugno 2001, n.380 e
successive modifiche) e che gli impianti per la produzione di energia alimentati da gas
di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas, cui la capacità di
generazione sia inferiore ai 250 kW sono soggetti a D.I.A. (artt. 22-23 Testo Unico
D.P.R. 6 Giugno 2001, n.380 e successive modifiche).
128
129
15 ottobre - 15 aprile
1 novembre - 15 aprile
15 novembre - 31
marzo
1 dicembre - 15 marzo
Periodo di accensione
Oltre 3000
Tra 2100 e 3000
Tra 1400 e 2100
Tra 900 e 1400
Tra 600 e 900
Fino a 600
Gradi giorno (1)
24
14
12
10
8
6
Ore/die massime di
accensione
1 dicembre - 31 marzo
Nessuna limitazione
AA.VV., 2006. “Energia dalle biomasse - Le tecnologie, i vantaggi per i processi
produttivi, i valori economici e ambientali”. Ed. AREA Science Park - Progetto
Novimpresa. 245 pp..
Allegati
Tabella A 5.1 - Zone climatiche e relative caratteristiche
Zone Climatiche
ZONA A
ZONA B
ZONA C
ZONA D
ZONA E
ZONA F
AA.VV., 2002. “Biomasse agricole e forestali per uso energetico” (Atti convegno
28-29/9/2000). AGRA-Editrice, 399 pp..
AA.VV., 2009. “Biomasse ad uso energetico - Principali aspetti per la valorizzazione
energetica delle biomasse coltivate e residuali”. Ed. ASSAM, 91 pp.
AIEL, 2009. “Legno e cippato - produzione requisiti qualitativi e compravendita”.
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AIEL, 2007. “Biocombustibili, produzione ed uso energetico in agricoltura”.
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Piemonte - Assessorato Politiche per la Montagna, Foreste e Beni Ambientali.
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APAT, 2003. “Le biomasse legnose. Un’indagine sulle potenzialità del settore
forestale italiano nell’offerta di fonti di energia”. Rapporto n.30.
Provincie interessate
Lampedusa, Linosa, Porto Empedocle
Agrigento; Catania, Crotone, Messina, Palermo, Reggio
Calabria,, Siracusa, Trapani
Bari, Benevento, Brindisi, Cagliari, Caserta, Catanzaro,
Cosenza, Imperia, Latina, Lecce, Napoli, Oristano, Ragusa,
Salerno, Sassari, Taranto
Ancona, Ascoli Piceno, Avellino, Caltanissetta, Chieti,
Firenze, Foggia, Forlì, Genova, Grosseto, Isernia, La Spezia,
Livorno, Lucca, Macerata, Massa, Carrara, Matera, Nuoro,
Pesaro-Urbino, Pescara, Pisa, Pistoia, Prato, Roma, Savona,
Siena, Teramo, Terni, Verona, Vibo Valentia, Viterbo
Alessandria, Aosta, Arezzo, Asti, Bergamo, Biella, Bologna,
Bolzano, Brescia, Campobasso, Como, Cremona, Enna,
Ferrara, Cesena, Frosinone, Gorizia, L’Aquila, Lecco, Lodi,
Mantova, Milano, Modena, Novara, Padova, Parma, Pavia,
Perugia, Piacenza, Pordenone, Potenza, Ravenna, R. Emilia,
Rieti, Rimini, Rovigo, Sondrio, Torino, Trento, Treviso,
Trieste, Udine, Varese, Venezia, Verbania, Vercelli, Vicenza
Belluno, Cuneo
1.I gradi giorno sono le unità di misura utilizzate per individuare le zone climatiche; rappresentano la somma delle sole differenze positive giornaliere tra la temperature
dell’ambiente fissata convenzionalmente a 20° C e la temperature media giornaliera esterna.
130
Bibliografia e siti web di riferimento
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