Accademia dei Georgofili, 19 maggio 2011Giornata di studio
AGROENERGIE DA BIOCOMBUSTIBILI
Un esempio di impianto di p pmicrocogenerazione a biomassa per il
territorio: il progetto Modernoterritorio: il progetto Moderno
Simone Orlandini
Dipartimento di Scienze delle Produzioni Vegetali, del Suolo e dell’Ambiente Agroforestale (DIPSA) - Università di Firenze
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PresuppostiMi i i d i bi i li i i• Mitigazione dei cambiamenti climatici
• Valorizzazione delle risorse naturali• Supporto all’attività agro‐forestale e manifatturiera• Sviluppo del territorioSviluppo del territorio• Filiera corta
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Obiettivi: focus sulla regione Toscana
1) Stima delle potenzialità/disponibilità in biomasse
agrienergetiche, localizzazione sul territorio e analisi di
sostenibilità
2) Logistica per il rec pero e la mo imenta ione delle2) Logistica per il recupero e la movimentazione delle
biomasse residuali
3) Prototipo per la microcogenerazione alimentato a
biomassa lignocellulosicabiomassa lignocellulosica
4) Analisi delle potenzialità solari (fotovoltaiche) e
3microeoliche
Biomasse agrienergeticheg gBiomasse Aspetti considerati
- potature di olivo- potature di frutteti- sarmenti di vite
- potenzialità- disponibilità
- paglie di cereali- stocchi e tutoli di mais
t hi di i l
p- sostenibilità ambientale
i i- stocchi di girasole - residui di vivai- residui di utilizzazioni forestali
- provincia- comune- area geografica
- sanse olearie- vinacce
deiezioni bovine- energia elettrica e termica da conversione
utenze abitative servibili- deiezioni bovine- deiezioni suine- mais dedicato
- utenze abitative servibili
- girasole dedicato
Potenzialità del territorio toscanoResidui di coltivazioni
superfici: dati ISTAT (provinciali) e ARTEA (comunali)+
Colture dedicatesuperfici: ARTEA (comunali)
++produttività: misure e analisi letteratura
+produttività: modelli di simulazione
disponibilità e localizzazione
obietivi perseguibili
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Carta della produzione potenziale elettrica e termica a partire dalle disponibilità in potature di coltivazioni arboree nelle p p
provincie della Toscana
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VerdeVerde BluBlu GrigioGrigio+ +
WATER FOOTPRINT
Il WF di un prodotto agricolo è il volume di tili t d t il i d di itacqua utilizzata durante il periodo di crescita
per produrre un’unità di prodotto
Fabbisogno idrico per le colture dedicate
Primary energycarriers
Global average water footprint (l/ )(l/MJ)
Natural gas 0.11Coal 0 16Coal 0.16Crude oil 1.06Uranium 0.09Uranium 0.09Wind energy 0.00Solar thermal 0 27energy 0.27
Hydropower 22
Potenzialità forestali del territorio seneseStima della biomassa legnosa dei boschi di querce caducifolie in aree significative della prov .di Siena
I boschi di quercia coprono ampie superfici del territorio senese
Le forme di governo tradizionali sono il ceduo matricinato e il ceduo
composto
L’assortimento tradizionale è la legna da ardere; la ramaglia è lasciata in
bosco
Area di studio:
164121 ettariF1. Produzione di una carta forestale aggiornata
F2 Mi t d ll bi f t lF2. Misure a terra della biomassa forestaleF3. Analisi del grado di accessibilità
F4. Caratterizzazione delle tipologie colturaliF5. Stima georeferenziata della biomassa
l
Fasi operative
legnosa
CerreteQuerceto di
Misure a terraQuerceto di Roverella
F1. Carta dei boschi di querce caducifolie(cerrete: 26732 ha; querceto di roverella: 23598 ha)
F2. Misure a terra della biomassa forestale
F3. Analisi della accessibilità forestale in funzione
F4. Caretterizzazione delle tipologie colturaliElevata disformità: dal ceduo matricinato alla fustaia
con forme di passaggio a fustaia più o meno controllateF3. Analisi della accessibilità forestale in funzione della pendenza del terreno e della viabilità
esistente Carenza di dati sufficientemente aggiornati
La filiera del recupero dei residuiLa filiera del recupero dei residui colturali
1)1) I I residuiresidui delledelle colturecolture erbaceeerbacee e e delledelle colturecolture arboreearboree))
• competizione con altri tipi di impiego
• implicazioni di ordine agronomicoimplicazioni di ordine agronomico
2)2) MacchineMacchine per per ilil recuperorecupero
3)3) LogisticaLogistica delladella movimentazionemovimentazione3)3) LogisticaLogistica delladella movimentazionemovimentazione
• Il carrello agricolo
Lo scarrabile• Lo scarrabile
4)4) StoccaggioStoccaggio
Potenziale dit d lsequestro del
carbonioper unita’ disuperficiesuperficie
La misura più efficace
Final Report (2001) Working Group Sinks Related to Agricoltural Soils - ECCP
Contenuto di carbonio organico (%) negli orizzonti superficiali (30 cm) dei suoli UEnegli orizzonti superficiali (30 cm) dei suoli UE
R.J.A. Jones, R. Hiederer, E. Rusco, P.J. Loveland, L. Montanarella The map of organic carbon in topsoils in Europe. Version 1.2 – September2003. Special Pubblication Ispra 2004 N.72
Contenuto di carbonio organicog
R.J.A. Jones, R. Hiederer, E. Rusco, L. Montanarella (2005). Estimating Organic Carbon in the Soils of Europe for Policy Support European Journal of Soil Science 56, 655–671
Il sequestro di carbonio organico attraversol’apporto dei residui colturali
Dipende da:• Intensità di lavorazione richiesta dalla coltura
l apporto dei residui colturali
• Intensità di lavorazione richiesta dalla coltura• Quantità di residui prodotti
• Coef. isoumico dei residui (% di humus stabile formato per unità di t )sostanza secca)
Residuo Coef. Isoumico
Paglia di cereali (frumento, orzo) 0.15 ‐ 0.2
Residui di girasole 0.2
Stocchi di mais 0 12Stocchi di mais 0.12
Es Le paglie di cereali possiedono almeno l’85% diEs. Le paglie di cereali possiedono almeno l 85% disostanza secca x 0.2 =
1 q di paglia produce 17 kg di humus
C. Gagliardini, S. Petrelli (2006). La sostanza organica, il cuore del terreno agricolo. Coldiretti.Opuscolo realizzato nell’ambito del progetto “Il riorientamento dell’impresa agricola tramite l’analisi economica” L.R. 37/99
q p g p g
La filiera del recupero dei residui colturali
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Macchine per il recupero dei residui colturaliTrincioraccolta con 2
macchine e 2 operatori RotoimballaturaTrincioraccolta con 1
operatoreRaccolta e concentazione
trinciatura in testata
Scarrabili trasportabili da camion o trattori
Lo stoccaggio
Costi di riferimento:
- stoccaggio cereali 1.5 – 2.5 €/q anno - terminal cippato 1 €/m3 sfuso (circa 0.25 €/q)
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Prototipo microcogeneratore
Caratteristiche: - potenza elettrica < 10 kWe
- alimentazione a pellet o cippato
- idoneo ad un utenza rurale
Stirling
Microturbine ad aria
Organic Rankine Cycle
Piglet NEWCOMENPiglet NEWCOMEN
Potenza termica di 1-3 kWePossibilità di organizzare il sistema in clusterg
La radiazione solareStima della radiazione solare a partire da dati satellitari degli ultimi 6 anni
(valore medio integrale giornaliero, mensile ed annuo)
1) Archiviazione dati satellitari DSSF (LSA-SAF), periodo: marzo 2005 – febbraio 20112) Verifica dati satellitari con dati a terra (in corso)3) Post-elaborazione dati satellitari per includere effetto DTM e inclinazione del piano (in corso) ) p p ( )4) Producibilità energetica
Il ventoStima velocità del vento a 18 metri e
producibilità energetica
Il vento
producibilità energetica(valore medio mensile ed annuo)
1) Post elaborazione dei dati LaMMA WRF-CALMET (risol. 2 km) (periodo 2004-2007) : i dati a 75 m sono stati riportati a 18 m.p
2) Elaborazione mappa di velocità del vento (valore medio annuo)
3) Confronto delle prestazioni di 4 tipologie di turbine in 4 località al fine di individuare una turbina per il calcolo della producibilità
4) Mappa di producibilità energetica (MWh/anno)
Sito WEB: htt // i t/http://www.agroenergia.net/