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Obiettivo
Risparmio energetico
e produzione da fonti
alternative |
La comunità scientifica è sostanzialmente
concorde nel ritenere che le attività
svolte dall’uomo nell’ultimo secolo sono
la principale causa dei cambiamenti
climatici. L’Intergovernmental Panel on
Climate Change (IPCC), nel suo
rapporto del febbraio 2007, prevede il
costante aumento delle precipitazioni
alle alte latitudini e la diminuzione nelle
zone sub-tropicali, l'aumento delle
temperature e la riduzione delle calotte
polari, con incremento della siccità e
innalzamento del livello del mare. L’IPCC
ha rilevato che negli ultimi 100 anni la
temperatura superficiale media della
terra è aumentata di 0.74° C e che gli
ultimi 12 anni contengono gli 11 anni più
caldi a partire dal 1850. L’Unione
Europea, vera capofila nella battaglia per
la difesa del clima, si è data un obiettivo
ambizioso: ridurre di almeno il 20% le
emissioni di gas clima-alteranti entro il
2020; obiettivo raggiungibile attraverso il
risparmio energetico e la produzione di
energia da fonti alternative. ICP Energie
nasce con gli stessi propositi. |
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Il biogas è una miscela di gas naturali costituita per circa il 51 ÷ 55 % da metano, poi da anidride carbonica e da percentuali minori di altri gas, che viene prodotto tramite digestione anaerobica di sostanze organiche. Il processo biologico di digestione anaerobica è sostanzialmente realizzato da una serie di reazioni biochimiche, operate da un folto gruppo di microorganismi, in assenza di ossigeno; da queste reazioni si ha la scomposizione di sostanze organiche (materie prime di origine vegetale e animale quali insilati, letame, liquami etc.) in sostanze gassose semplici, principalmente in metano ed anidride carbonica, ed in un residuo liquido (digestato) ad elevato contenuto di minerali (in particolare azoto, fosforo e potassio) e ad alto valore nutritivo da utilizzare come ammendante per le
coltivazioni in genere, comprese quelle biologiche.
TECNOLOGIA
L'impianto si basa su uno o più contenitori chiusi, riscaldati ed a tenuta ermetica (detti “Reattori” o “Digestori”), dove avvengono le reazioni biochimiche e dai quali viene prelevato il gas (detto "Biogas"), da utilizzare per alimentare un motore in grado di produrre energia elettrica ed acqua calda. Completano l'impianto le eventuali trincee per lo stoccaggio dei prodotti vegetali, la vasca di miscelazione dei liquami e/o la letamaia ed, in fine, la vasca di stoccaggio del digestato. |
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FASE 1 – Produzione e stoccaggio dei substrati
Se l'impianto funziona con colture energetiche dedicate, oltre ai reflui zootecnici, durante
questa fase viene eseguita la semina, la raccolta e quindi lo stoccaggio conservativo e/o l'insilaggio delle colture vegetali dedicate alla produzione di energia, e/o la raccolta degli scarti di lavorazioni di prodotti alimentari (resti di produzioni agroindustriali) necessari ad alimentare l'impianto. I reflui zootecnici vengono recuperati dagli allevamenti e trasportati all’impianto attraverso un sistema di tubazioni o mediante autobotte. Lo stoccaggio deve
garantire la possibilità di avere la materia prima a disposizione nel corso di tutto l’anno, anche in presenza di produzioni agricole stagionali.
FASE 2 – Digestione anaerobica con produzione di biogas ed ammendante Il fermentatore ed il postfermentatore, contenitori cilindrici di cemento armato o di acciaio inox completi di copertura in materiale plastico a tenuta di gas e di ulteriore membrana, sempre in materiale plastico, di protezione dagli agenti atmosferici, vengono alimentati giornalmente da un apposito sistema di carico dei reflui zootecnici e delle eventuali sostanze
vegetali (substrati).
Attraverso una serie di tubazioni installate all'interno del fermentatore e del postfermentatore, i substrati vengono mantenuti ad una temperatura compresa tra i 35 ed i 38 °C (regime mesofilo) e mediante idonei agitatori vengono continuamente movimentati per evitare depositi, prevenire la formazione di surnatanti e miscelare le varie sostanze
organiche presenti.
Dopo un periodo di permanenza nel fermentatore e nel post-fermentatore che permetta il pieno compimento del processo biologico di digestione anaerobica e di produzione di biogas, il digestato viene scaricato nel serbatoio residui, anch'esso cilindrico e completo di membrana a tenuta di gas e di ulteriore membrana di protezione; qui il prodotto viene immagazzinato per poi essere utilizzato negli idonei periodi dell'anno secondo le modalità
previste dalla normativa vigente e dal Piano di Utilizzazione Agronomica (PUA).
FASE 3 – Cogenerazione e spandimento digestato Il digestato immagazzinato durante la fase 2, ricco di minerali quali azoto, fosforo, potassio etc, può essere utilizzato “tal quale” come ammendante seguendo le normali procedure aziendali di spandimento.
Diversamente lo stesso digestato può essere sottoposto al processo di separazione della frazione solida dalla frazione liquida ottenendo acque azotate e digestato ispessito che, mediante stabilizzazione aerobica, diviene un vero e proprio fertilizzante organico (analogamente a quanto avviene in un processo di compostaggio).
Il biogas prodotto durante la fase 2 subisce un trattamento di desolforazione batterica appena sopra il livello del liquido e quindi viene stoccato all'interno delle cupole gasometriche che ricoprono il fermentatore, il post-fermentatore ed il serbatoio del digestato (membrane a tenuta di gas); da queste viene condotto all'impianto di cogenerazione previa adeguata deumidificazione e filtrazione.
Il cogeneratore, installato in un container o in un apposito locale tecnico ed equipaggiato con tutti i necessari dispositivi tecnici per il suo corretto funzionamento, provvede alla trasformazione del biogas in energia elettrica mediante un motore a gas ed alternatore ed al recupero dell'energia termica, conseguente al raffreddamento del motore, con l'ausilio di appositi scambiatori di calore.
L'energia elettrica prodotta viene convogliata nella rete di distribuzione del gestore di zona, mentre il calore recuperato dall’acqua di raffreddamento del motore viene in parte utilizzato per il mantenimento in temperatura dei substrati all'interno del fermentatore e del postfermentatore.
Il calore in eccesso, ed eventualmente ulteriore energia termica recuperabile dai fumi di scarico, potrà essere utilizzato per il riscaldamento delle utenze della stessa azienda (ad esempio serre, porcilaie, etc.) oppure per il teleriscaldamento di strutture non lontane dall'azienda (scuole, uffici, etc.).
ALIMENTAZIONE E COSTI
Per l'alimentazione di un impianto di produzione biogas si può utilizzare una vasta quantità di composti organici, sia di origine vegetale che di origine animale.
La scelta dei substrati utilizzabili va fatta in funzione delle caratteristiche dell'azienda agricola e del territorio nel quale questa è inserita.
Considerato che l'impianto deve funzionare in continuo, almeno 7800 ÷ 8000 ore anno, è necessaria la realizzazione di depositi, vasche, sili etc. per lo stoccaggio delle materie prime vegetali ed animali.
Partendo da reflui zootecnici e materie vegetali quali colture energetiche e/o scarti di produzione di aziende agroalimentari si ottiene:
1. energia elettrica;
2. digestato (ammendante);
3. energia termica.
L'investimento da considerare per la realizzazione di un impianto biogas è legato chiaramente alle dimensioni dello stesso ed in parte alla tipologia dei substrati utilizzabili dall'azienda per l'alimentazione; comunque un impianto completo di trincee per lo stoccaggio degli insilati, del sistema di carico, dei digestori, del serbatoio residui, del gruppo di cogenerazione, dell'impianto di gestione e degli impianti ed infrastrutture necessarie per l'immissione dell'energia elettrica in rete è stimabile secondo quanto riportato nella tabella sottostante: |
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| POTENZA IMPIANTO [Kw] |
STIMA COSTI INVESTIMENTO [€] |
| 526 |
± 2.000.000 ÷ 2.400.000 |
| 625 |
± 2.400.000 ÷ 2.700.000 |
| 834 |
± 3.000.000 ÷ 3.500.000 |
| 1000 |
± 3.500.000 ÷ 4.000.000 |
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L'energia elettrica prodotta da un impianto biogas beneficia degli incentivi statali riservati alle fonti rinnovabili ed è pertanto possibile accedere al “conto energia” per impianti di potenza elettrica non superiore ad 1 MW.
Il “conto energia” è una nuova ed importante forma di incentivo introdotta dalla legge finanziaria 2008 che, vista la Legge 23 luglio 2009, n. 99, “Disposizioni per lo sviluppo e l’internazionalizzazione delle imprese, nonché in materia di energia", prevede per 15 anni il pagamento unico ed onnicomprensivo di 28 cent €/kWhe a condizione che le biomasse siano prodotte entro un raggio di 70 km dall'impianto.
In alternativa o per impianti di potenza elettrica superiore ad 1 MW è possibile ottenere un'altra forma di incentivo ossia accedere al mercato dei Certificati Verdi.
A partire dall'anno 2008, i certificati verdi, hanno un valore unitario pari ad 1 MW e vengono emessi dal GSE in numero pari al prodotto della produzione di energia elettrica moltiplicata per un coefficiente pari a 1,1 (coefficiente che può essere aggiornato ogni 3 anni) e vengono collocati sul mercato a un prezzo pari alla differenza tra il valore di riferimento (180 €/Mwh) e il valore medio annuo del prezzo di cessione dell'energia elettrica definito dall'Autorità. Il valore di riferimento incentivante viene assicurato per 15 anni, aggiornabile ogni 3 anni, insieme ai coefficienti.
Un discorso a parte meritano gli impianti di piccola taglia alimentati esclusivamente da reflui zootecnici, quindi senza materie vegetali.
Questa tipologia di impianti trova collocazione in piccole aziende dove il refluo è un problema di smaltimento ed un costo che riduce il reddito di allevamento.
Si è pensato quindi ad impianti semplici con il solo scopo di trattare i liquami, facilitandone lo smaltimento, e di produrre l'energia elettrica necessaria al funzionamento dell'azienda.
Questi impianti, meno sofisticati e performanti dei precedenti, hanno però il vantaggio di un investimento iniziale estremamente contenuto e di una gestione semplice ed economica. |
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| POTENZA IMPIANTO [Kw] |
STIMA COSTI INVESTIMENTO [€] |
| 100 |
± 700.000 ÷ 900.000 |
| 200 |
± 1.000.000 ÷ 1.200.000 |
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VANTAGGI
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