biometano: stato dell’arte e prospettive in europa ed in ... · impianto biogas con produzione di...

Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.A.

Sostenibilità ed efficienza dell’energia da biomasse in Piemonte

Sergio PiccininiCentro Ricerche Produzioni Animali

www.crpa.it - Reggio Emilia

Torino, 17 novembre 2011

BiometanoBiometano: stato dell’arte e prospettive: stato dell’arte e prospettivein Europa ed in Italiain Europa ed in Italia

Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.A.BIOMASTER in sintesi(www.biomaster-project.eu)

E’ un progetto Intelligent Energy Europe, bando 2010

17 partner, 5 paesi membri, 4 siti di applicazione: Małoposka Region (PL)Norfolk County (UK)Skåne Region (SE)Trentino (IT)

36 mesi di attività: 1°maggio 2011-30 aprile 2014

Approfondimento di aspetti legati alla produzione del biometano, alla sua distribuzione e al suo utilizzo nei veicoli

Partnership “waste-to-wheel” con creazione di reti locali di attori coinvolti a diverso livello sul tema trattato

Attività di studio, analisi, formazione, seminari, conferenze, divulgazione, pubblicazioni, eventi, meeting


Produzione di biogasin Europa nel 2009:8346 ktep (98 TWh)

ITALIA: biogas 444,3 ktepConsumo lordo energia > 190 Mtep

da discarica RUda fanghi dep.da altro


Censimento impianti biogas agro-zootecnici

• CRPA ha identificato 521 impianti, di cui 130 sono in costruzione.

• Circa il 58% opera in co-digestione di effluenti zootecnici con colture energetiche (mais, sorgo…) e residui dell’agroindustria;

• Quasi tutti gli impianti sono localizzati nelle regioni del nord Italia

(CRPA 05/2011)


Censimento impianti biogas agro-zootecnici(CRPA 05/2011)

521 impianti(130 in costruzione)

Circa 350 MWe installati

Lombardia:210 impianti - 156 MWe(49 in costruzione)



Trend numeroimpianti

(2011: 521 impianti)

Trend potenzainstallata:(2011: 350 MWe)



Substrati trattatiSubstrati trattatiripartizione % del numero di impianti per tipologia di alimentazione

ripartizione % della potenza installata per tipologia di

alimentazione


CRPA 05/2011

Numero di impianti per Potenza elettrica installata Numero di impianti per Potenza elettrica installata Censimento impianti biogas agroCensimento impianti biogas agro--zootecnicizootecnici

Impianti per classi di dimensione di potenza elettrica installata

(n.) Classe di potenza

elettrica installata (kWe)

Aprile 2007 Marzo 2010 Maggio 2011

Incremento

2011/2010

< 100 44 28,6% 49 17,9% 54 10,4% 10,2%

101 - 500 28 18,2% 61 22,3% 105 20,2% 72,1%

501 – 1.000 19 12,3% 100 36,6% 289 55,5% 189,0%

> 1.000 14 9,1% 19 7,0% 24 4,6% 26,3%

Biogas in caldaia 8 5,2% 10 3,7% 11 2,1% 10,0%

Dato non disponibile

41 26,6% 34 12,5% 38 7,3% -

Totale 154 100,0% 273 100,0% 521 100,0% 90,8%


BIOGAS – Layout filiera

BIOGAS – Layout filiera


Due esempi di impianti biogas Due esempi di impianti biogas agrozootecniciagrozootecnici

Alimentato con insilati di mais, sorgo e triticale, liquami bovini e raspi d’uvaLa potenza elettrica è di 1 MWDigestori: 2 primari+1 secondario (8200 m3) 2 vasche stoccaggio (8800 m3)

CAT (RE)CAT (RE)Az. Az. PedrottiPedrotti(RE)(RE)

800 vacche in lattazione, CHP 330 kWe2 digestori, 3800 m3 volume utile totalecirca 35.000 t/anno di liquamee letame bovino


Biogas in Italia (fonte GSE al 31/12/2010, impianti IAFR)

Il PAN si pone l’obiettivo al 2020 di solo 1200 MWe installati+ biometano

Numero impianti (n°) Potenza elettrica (MWe) Energia incentivabile (GWhe)

Esercizio Progetto Totale Esercizio Progetto Totale Esercizio Progetto Totale

Biogas 313 181 494 209 147 356 1.338 1.025 2.363

Gas da discarica

197 18 215 274 19 293 1.585 130 1.715

Totale biogas

392 199 709 483 166 649 2.923 1.155 4.078

Totale fonti

rinnovabili

2.556 1.298 3.854 14.988 8.638 23.626 27.789 29.735 57.524

>700 impianti

650-700 MWeinstallati


FORSU 2008(t) FORSU 2009 (t)

Compostaggio 1.466.057 76,4% 1.608.294 73,4%

DA+ Compostaggio 453.000 23,6% 584.655 26,6%

Totale 1.919.057 100% 2.192.949 100%

DA di FORSU in ItaliaDA di FORSU in Italia (dati CIC, marzo 2011):- 18 impianti operativi- circa 30 MWe installati

Gestione della FORSU in Italia: elaborazione CIC su dati ISPRA


Impianto DA a secco di Bassano (VC)

36.000 t FORSU/a2,1 MWe installati

Impianto di Impianto di compostaggicompostaggioo

Impianto di DA Impianto di DA FORSUFORSU

DepuratoreDepuratore

DiscarDiscariiccaa

Flussi di Flussi di biogbiogasas

Acque di Acque di scaricscaricoo

50.000 t FORSU/a3,3 MWe installati

Impianto DA ad umido di Pinerolo (TO)


Potenzialità del biogas in ItaliaCirca 20 Circa 20 TWhTWh/anno di EE (2700 /anno di EE (2700 MWeMWe) )

o circa 6,5 Miliardi mo circa 6,5 Miliardi m33 di CHdi CH44/anno/annoPrincipali substrati

•Deiezioni animali : 130.000.000 t/a•Scarti agro-industriali: 5.000.000 t/a

(Scarti di macellazione(Cat.3): 1.000.000 t/a)•Fanghi di depurazione: 3.500.000 t/a •Fraz.org. dei RU: 10.000.000 t/a•Residui colturali: 8.500.000 t SS/a•Colture energetiche: 200.000 ha


Il Biogas dopo purificazione a Biometano può essere immesso direttamente nella rete del gas naturale

BiometanoCosa promuovere:


Purificazione del Purificazione del biogas biogas ed immissione ed immissione nella rete del gas nella rete del gas

300 Nm3 biometano/h


Il volume totale di metano immesso in rete dai 77 impianti in Europa è pari a 40.010 Nm3/h, che corrispondono a circa 350 milioni m3di CH4/anno.La produzione media degli impianti è pari a 500 Nm3/h.

La potenzialità di produzione dei 110 impianti di up-grading in Europa è di circa500 milioni m3 di CH4/anno (Stima CRPA considerando una media di 500 Nm3/h per tutti gli impianti).

Ripartizione del volume di biometano immesso in rete per tecnologia di purificazione; in parentesi il volume medio. Fonte:IEA e Fonte:IEA e German EnergyGerman Energy--AgencyAgency (DENA), 11/2010(DENA), 11/2010

9060 Nm3/h; 23% (566 Nm3/h)

9820 Nm3/h; 24%(446 Nm3/h)

8890 Nm3/h; 22% (1111 Nm3/h)

60 Nm3/h; 0,1% (60 Nm3/h)

680 Nm3/h; 2% (170 Nm3/h)

11500 Nm3/h; 29% (440 Nm3/h)

Pressure SwingAdsorption

Chemical Scrubbing

Pressurized WaterScrubbing

Membrane technology

Cryogenic Technology

Unknown

Biometano in Europa


Svezia: sviluppo dell’uso del biometano per autotrazione

38 impianti 38 impianti upgradingupgrading operativioperativi


Perchè produrre biometano in Italia?

Fonte: MSE 2011


Perchè è strategico produrre biometano?

Perché il biometano è stoccabile

Fonte: MSE 2011

“In Italia la capacità di stoccaggio di gas naturale al 31 dicembre 2010 è pari a circa 14,7 miliardi m3”


Nel 2009 circa 10,5 milioni di veicoli a metano nel mondo, che usano 32 miliardi di m3 metano (27,5 Mtep)

Veicoli a CH4 in Europa

In Europa oltre1,2 milionidi veicoli a metano

La Germania hal’obiettivo di 1,4 milioni di veicoli a metano nel 2020


Produzione Potenziale di biogas in Italia: circa 6,5 Mld m3 metano/anno

Se 1/3 del biogas venisse utilizzato per la produzione di biometano per veicoli:circa 2 Mld m3 metano / anno

Sarebbe possibile alimentare 1.100.000 Fiat Panda / anno

Fiat Panda 1.4 Natural Power3,9 kg metano/100 km

Consumo nel ciclo combinato

Biometano : esempio Panda

Fonte:


23

NOx 132.391 kgCO + HC + PM 703.000 kgCO2 2.069.440 kg

Flotta di compattatori a (bio)metano - Madrid

Flotta nel 2006: 445 CNG compattatoriconsumo complessivo di metano: 10.500.000 Nm3

riduzione annua di emissione (vs Diesel Euro 3)

Fonte:

La Città di Madrid nel 2008 ha messo in funzione il più grande impianto mondiale di biometano da biogas proveniente da discarica in grado di rifornire 1.000 veicoli.


Alcune tappe recenti....

- Consorzio Italiano Biogas (CIB): nasce nel 2009 con la finalità di promuovere il biogas in Italia. E' un consorzio di produttori di biogas, realizzatori di impianti, Istituzioni e Centri ricerca;- Luglio 2011: il CIB scrive un documento di settore intitolato “Il biogas fatto bene”, per indicare le nuove strategie di incentivazione e promozione del settore. Il biometano Il biometano èè indicato come uno sviluppo indicato come uno sviluppo naturale del settore biogas.naturale del settore biogas.


Alcune tappe istituzionali....

- D.lgs 28/2011 ha definito la possibilità/necessità di produrre biometano e indicato il percorso per definire l'incentivo;- AEEG (Autorità per L'Energia Elettrica e il GAS) ha emanato una deliberazione che fissa entro il 30/11/2011 la data per la definizione delle norme tecniche per l'immissione in rete del biometano.


Analisi economica upAnalisi economica up--gradinggradingCaso di riferimentoImpianto biogas con produzione di energia elettrica: 460 m3/h di biogas, convertiti in energia elettrica in un cogeneratore da 1000 kWe

Caso studioImpianto biogas con up-grading a biometano(tecnologia a lavaggio con soluzione amminica): 500 m3/h di biogas purificati a biometano immesso in rete


Parametri tecnici di dimensionamento e produzioneParametri tecnici di dimensionamento e produzioneParametro Unità misura Cogenerazione Biometano

Potenzialità produttiva biogas Nm3·h-1 460 500

Biomassa utilizzata

- insilato di mais t·g-1 52 57

- effluenti zootecnici t·g-1 45 45

Potenza elettrica installata kW 999 0

Ore di funzionamento h·anno-1 8.000 7.600

Energia elettrica prodotta MWh·anno-1 8.000 0

Autoconsumi digestori e/o up-grading MWh·anno-1 480 840

Autoconsumi ausiliari CHP MWh·anno-1 270 0

Biometano prodotto Nm3·anno-1 0 2.050.000


Investimenti (Investimenti (€€ x 1000) dei due casi di studiox 1000) dei due casi di studio


Costi di esercizio (Costi di esercizio (€€ x 1000) dei due casi di studiox 1000) dei due casi di studio


Quale incentivo per il biometano?

1

3

5

7

9

11

13

15

0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3Valore metano prodotto (€/Nm3 di CH4)

Bre

ak e

ven

poin

t (an

ni)

Valorizzazione in biometano Valorizzazione in EE

Con valorizzazione in

EE a 28 c€/kWhe Con valorizzazione

in biometano

impianto da impianto da ~~ 500 m500 m3 3 biogas /hbiogas /h o o 1000 1000 kWkWee


Conclusioni

Consumo Finale Lordo totale

Consumo Finale Lordo da FERQuota di energia da FER sul consumo finale lordo di energia

=

Elettricità da FER Calore da FER FER per i trasporti

Riduzione dei consumi

= 17 %

Il biogas/biometano può aiutare in tutte le componenti energetiche previste dal PAN

Fonte: GSE


Grazie per l'attenzioneSergio PiccininiSergio [email protected]

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