UTILIZZO DEL CALORE ED EFFICIENTAMENTO DEGLI IMPIANTI BIOGAS

Christian Curlisi CIB Consorzio Italiano Biogas e Gassificazione

Legnaro – 27 giugno 2014 www.consorziobiogas.it

Le aree di intervento per il miglioramento dell’efficienza Pre-trattamenti e biologia Utilizzo del calore in esubero Valorizzazione del digestato come risorsa

Pre-trattamenti e biologia Rendere attaccabili dai microrganismi le frazioni di cellulosa ed emicellulosa sequestrate dalla lignina TRATTAMENTI Meccanici (estrusione, triturazione, macinatura, ultrasonicazione, cavitazione, campi magnetici) Termici (pastorizzazione, steam explosion) Biologici (tramite enzimi) Oltre all’utilizzo di sottoprodotti (paglie, stocchi, raspi) tali sistemi potrebbero favorire l’utilizzo di colture no food (Arundo Donax)

Valorizzazione del digestato Utilizzando idonei sistemi di distribuzione ed interramento, uniti ad un utilizzo razionale del digestato BENEFICI Riduzione utilizzo concimi chimici Riduzione perdite N quindi > sostanza organica nel terreno Riduzione dei costi di produzione delle colture SERVIZIO AGRONOMIA DEL CIB

Utilizzo del calore in esubero

Dati del censimento

CRPA

aggiornati a fine 2012:

994

impianti biogas Circa

750

Mwe installati

Il biogas agro-zootecnico in Italia a fine 2012 (CRPA)

Ordinari (aziende agricole produttrici di biogas) N ° 430 = 320 MW

Considerazioni

• • • • • • 31/12/2012 si è concluso il sistema incentivante previsto dal DM 18/12/2008 Dal 1/1/2013 è in vigore il nuovo sistema incentivante previsto dal DM 06/07/2012 Il sistema paese è riuscito a realizzare 994 impianti Il 77% degli impianti è ubicato in: Lombardia, Emilia Romagna, Piemonte e Veneto Gli impianti biogas contribuiscono alla produzione di energia elettrica rinnovabile E il calore?????

Considerazioni 2

Il DM 18/12/2008 è stato pensato e scritto per lo sviluppo ed il sostenimento della produzione di energia elettrica trascurando il calore Gli imprenditori hanno concentrato gli sforzi per massimizzare la produzione di energia elettrica Moltissimi impianti che in un primo momento non hanno pensato di sfruttare il calore ora ci stanno pensando MA ……………………….

Considerazioni 3

Quindi ?????

Oggi molti produttori stanno pensando ad utilizzare il calore PROBLEMATICHE: Utenza/richiesta di calore troppo distante Aumento costi infrastrutture T ° di arrivo troppo bas

se

Diamo i numeri (FONTE: SERVIZIO ELETTRICO CIB)

Impianti biogas Italia = 994 Impianti biogas soci CIB = 400 (40% impianti esistenti) Impianti biogas soci CIB assistiti dal Servizio elettrico = 186 (50% dei soci CIB) 140 non recuperano calore 46 recuperano calore SOLO IL 24% RECUPERA IL CALORE X SCOPI UTILI !!!!

- Del 24% non tutto il calore utile è comunque recuperato - Impianti Autorizzati con PAS e P>250kW

Un confronto coi numeri Italia Impianti biogas Italia = circa 1000 30% impianti che recuperano calore (stima) 700 non recuperano calore 300 recuperano calore Motore da 600 kWe produce circa 600 kWt di cui: 40% x processo digestione 60% disponibile Quanti MWt recuperabili in tutta Italia ?????

Esempio di impianto virtuoso

Pieve Ecoenergia S.C.A.

Cingia de Botti (CR)

1 ° impianto: 990 kWe Recupero calore x TLR 2 ° impianto: 999 kWe Recupero calore x Essicatoio

Impianto 1: recupero per teleriscaldamento e teleraffrescamento

Il calore prodotto viene convogliato alla «vicina» casa di riposo (750 m) che ospita 350 posti letto INVERNO Fino a T = - 5 ° il calore fornito dall’impianto copre tutto il fabbisogno della casa di riposo ESTATE Il calore ceduto viene scambiato in un assorbitore per la climatizzazione

Impianto 1: recupero per teleriscaldamento e teleraffrescamento

Anno di realizzazione: 2009 COSTI Investimento complessivo: 650.000 € [tubazione coibentata(250 €/m) 350.000 €] RISPARMI/BENEFICI Stipulato contratto decennale con la casa di riposo per la cessione del calore Payback time: 7 anni

Impianto 2: recupero in sistema di essicamento

Anno di realizzazione: 2012 Tipologia Essicatoio: a nastro

Impianto 2: recupero in sistema di essicamento 598 kW recupero H 2 0 (85 ° ) Cogeneratore 445 kW recupero fumi

Scambiatore aria/fumi

Digestato t.q. 20.000 t/a ESSICATOIO + STRIPPAGGIO 10.000 t/a

1.000 l/d (NH4)2SO4 Titolo: 6%N

Impianto 2: recupero in sistema di essicamento

COSTI Investimento: 1.000.000 € Consumo medio: 35 kWh RISPARMI/BENEFICI Trasporti: 40.000 €/anno Mancato acquisto fertilizzanti: 30.000 €/anno Fertirrigazione con solfato di ammonio Payback time: 15 anni

Considerazioni

Dissipare il calore vuol dire un autoconsumo > del 2-3 % (impianto 1MW: ± 160.000 kWh = 44.800 €) FATTORI LIMITANTI Stagionalità Lontananza Qualità e quantità calore Costi infrastrutture Rischio imprenditoriale Comparazione con prezzo combustibili fossili Incentivi per efficientamento

La Normativa e la sua evoluzione 1

2004: Nascita del meccanismo dei

CERTIFICATI BIANCHI

con il

D.M. 20 luglio 2004

– VALIDITA’ 5 ANNI – 2007

:

Introduzione della

CAR

. Il

Dlgs 20/2007

recepisce la direttiva europea

2004/8/CE

2007 – 2011: Attesa delle regole tecniche, manca il decreto attuativo quindi durante questi anni valgono le regole AEEG definite nel 2002

La Normativa e la sua evoluzione 2

2011: Il

Dlgs 20/2007

viene recepito dal

D.M. 04/08/ 2011

che definisce le regole tecniche per il calcolo dell’ indice

PES

, nuovo parametro di definizione

CAR

Nuovi

CERTIFICATI BIANCHI

– VALIDITA’ 10 ANNI – 2012:

D.M. 06/07/2012 FER elettriche non FTV

2012:

D.M. 28/12/2012 «Decreto Termico»

03/02/2013: La gestione dei Certificati Bianchi passa da

AEEG

al

GSE

Considerazioni Art. 12 D.M. 28/12/2012

L’incentivo (CERTIFICATO BIANCO) può essere assegnato esclusivamente agli interventi che non accedono ad altri incentivi statali, fatti salvi i fondi di garanzia, i fondi di rotazione e i contributi in conto interesse. ERGO: impianti biogas (entro 31/12/12) se realizzano interventi di efficientamento (calore) non possono richiedere i CB

D.M. 06/07/12

X impianti biogas che entrano in esercizio dal 01/01/13 premialità x utilizzo calore

D.M. 06/07/2012 Il Decreto sulla Produzione di Energia Elettrica da Fonti Rinnovabili non Fotovoltaiche

Introduce un nuovo sistema incentivante

D.M. 06 luglio 2012

PER RIASSUMERE

Mancano ancora le procedure applicative!!!!!!!!!!!!!!!!

Cogenerazione ad Alto Rendimento Definizione secondo la direttiva 2004/8/CE La direttiva 2004/8/CE

introduce il concetto di Cogenerazione ad Alto Rendimento (

CAR

), ovvero la produzione combinata di energia elettrica e calore che garantisce un significativo risparmio di energia primaria rispetto agli impianti separati.

Il premio CAR viene applicato alla sola produzione netta riconosciuta come energia elettrica cogenerata

Il concetto di Calore Utile Direttiva 11 febbraio 2004 Calore utile

: calore prodotto in un processo di cogenerazione per soddisfare una domanda economicamente giustificabile, cioè una domanda non superiore al fabbisogno di calore, che sarebbe altrimenti soddisfatta a condizioni di mercato mediante processi di generazione di energia termica diversi dalla cogenerazione.

Calore Utile D.M. 4 agosto 2011 Esempi di calore utile

: calore utilizzato in processi industriali, calore utilizzato per il riscaldamento o il raffrescamento di ambienti, gas di scarico di un processo di cogenerazione utilizzati direttamente per essiccare

Non è considerato calore utile

nell’ambiente senza nessun impiego il calore disperso Esempi di calore non utile: calore disperso da camini e tubi di scappamento, calore dissipato in condensatori o altri dispositivi di smaltimento, calore utilizzato per il funzionamento dell’impianto di cogenerazione.

Alcune simulazioni di impianti in luce del D.M. 06/07/12

Impianto biogas 100 kW con solo recupero calore dal circuito di raffreddamento motore

Dati Progetto Alimentazione Impianto 70 % liquame 30 % Insilato Digestori : 1 da 16 m ᴓ riscaldato e parzialmente interrato Tipologia digestori: Mesofili - Temperatura a 42 ° C Cogenerazione - Termico Disponibile: 70 kWt

Grafico Progetto Impianto 100 kW Solo Recupero Circuito Raffreddamento Motore 94.1% 25%

Calore autoconsumo 61.6%

Impianto biogas 100 kW con recupero calore circuito raffreddamento motore e fumi

Dati di Progetto 100 kW Alimentazione impianto 70 % liquame 30 % Insilato Digestori : 1 da 16 m ᴓ riscaldato e parzialmente interrato Tipologia Digestori: Mesofili - Temperatura a 42 ° C Cogenerazione con recupero Fumi – Termico Disponibile: 112 kWt

Grafico Progetto Impianto 100 kW con Recupero Calore e Fumi 52,7% 14%

Calore autoconsumo 34.6%

Scambiatore fumi circa 40 – 60.000 €

Alcune tecnologie disponibili per lo sfruttamento del calore

TLR: Teleriscaldamento e raffrescamento (case, uffici, strutture ricettive, edifici pubblici, abbeveratoi, pavimentazioni, nursery, caseifici, frantoi, macelli) ESSICATOI (digestato, foraggi) SISTEMI ORC (produzione di energia elettrica) RIMOZIONE AZOTO (sistemi di strippaggio, sistemi SBR)

UTILIZZO DEL CALORE UTILIZZO AZIENDALE UTILIZZO EXTRAZIENDALE

Approccio ad un intervento di utilizzo del calore

• Si può usare il calore nelle vicinanze dell’impianto per scopi propri aziendali????

• (distanza, quantità di calore) Esiste un consumatore esterno che può essere interessato???

• (distanza, fabbisogno costante, caldo e/o freddo, tipologia di accordo) E’ possibile creare un utilizzo ancora non esistente???

ECONOMICAMENTE E TECNICAMENTE FATTIBILE

Conclusioni

• Impianti biogas (31/12/12) non possono accedere a sistemi incentivanti per l’utilizzo calore • Il D.M. 06/07/12 prevede le premialità ma le piccole taglie sono svantaggiate • Mancano ancora le procedure applicative che definiscano le premialità

QUALE EFFICIENZA????

Le proposte del CIB ai Ministeri e gli sviluppi futuri

• • • Procedure applicative chiare che definiscano le premialità previste dal D.M. 06/07/12 Possibilità per gli impianti entro 31/12/12 di poter richiedere i CB Creazione di percorsi virtuosi (soci ordinari, società impiantiste, istituti di credito) x migliorare l’efficienza degli impianti

Gli ultimi sviluppi

• • • • • 11/06/14 Mpaaf Tavolo di filiera delle bioenergie CIB ha contribuito con le proprie osservazioni e proposte 18/06/14 consultazione pubblica sul Piano di Azione per l’efficienza energetica 2014 CIB ha contribuito con un proprio documento contenente proposte sull’efficienza La versione finale sarà approvata da: MiSE, Min. Ambiente e Conferenza stato Regione, infine verrà trasmesso alla Commissione Europea

CIB – Consorzio Italiano Biogas e Gassificazione

Grazie per l’attenzione

Ing. Christian Curlisi Responsabile servizi elettrici

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