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ENERGIA & AMBIENTERisparmio di energia da fonti rinnovabili:
le opportunità nel Friuli Collinare
Giovedì 11 dicembre 2008
Alcune proposte progettuali di interesse comprensoriale
Gioacchino Nardin, Patrizia Simeoni, Alessandro Mattiussi
Centro Interdipartimentale per la Formazione e la Ricerca Ambientale (CIFRA)
Università di Udine
Finalità dell’indagine
• Fornitura energetica delle vicine utenze industriali totalmente derivante dafonte rinnovabile.
• Benefici ambientali derivanti dal bilancio di emissione di CO2.
• Arricchimento del territorio.
• Garanzia della continuità di fornitura dell'energia
Oltre alle soluzioni “standard”, l’obiettivo di questo studio è stato quello di proporre opzioni/progetti di risparmio energetico “di sistema”, di taglia rilevante e soprattutto non immediatamente palesi.
Metodologia utilizzataAnalisi
della domanda
Localizzazioneimpianto
Scelta impianto - taglia
Simulazione di funzionamento
PianificazioneEnergetica-Rurale
Analisidell’offerta
Analisi di sensitività
Analisi economica e finanziaria
Bilancio Energetico ed Ambientale
VAN
-800.000
-600.000
-400.000
-200.000
0
200.000
400.000
600.000
800.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
anni
€
Sintesi delle proposte
Impianto di trigenerazione con teleriscaldamento
Recuperi energetici
Impianto alimentato a bio-
olio
Impianti idroelettrici di piccola taglia (“mini-idro”)
Impianto di digestione anaerobica
Soluzioni “di sistema”
Impianti fotovoltaici
Soluzioni singole
1. Soluzioni singole: recuperi energetici
Recupero energetico degli scarti di lavorazione del legno:
Tecnologie cogenerative ORC: soluzione ottimale (tecnicamente edeconomicamente) per aziende dotate di impianti termici a scarti legnosidi almeno 4MW, con tempi di ritorno dall’investimento di circa 6 anni.
Recupero energetico dai fumi dei processi elettrosiderurgici:
Il contenuto energetico residuo dei fumi in uscita da impianti a forno elettrico ad arco è superiore al 20% del totale: l’utilizzo di ORC consente di recuperare parte di questo consistente valore per produrre energia elettrica e termica
Ciclo ORC
2. Soluzioni singole: impianti fotovoltaici
• Vantaggi principali:– Installabili praticamente ovunque– Manutenzione limitata– Elevati livelli di affidabilità– Limitati tempi di installazione
• Limiti– Elevato investimento richiesto– Produttività dipendente dalla disponibilità di radiazione solare– Convenienza economica vincolata a incentivi statali (es: Conto Energia)
P > 20 kWpSilicio Policristallino: 6'450 €/kWp Silicio Monocristallino: 6'500 €/kWpSilicio Policristallino High Power: 6'550 €/kWpSilicio Amorfo: 5'900 €/kWp
3 < P < 20 kWpSilicio Policristallino: 6'500 €/kWp Silicio Monocristallino: 6'550 €/kWpSilicio Policristallino High Power: 6'700 €/kWpSilicio Amorfo: 6'100 €/kWp
1 < P < 3kWpSilicio Policristallino: 6'550 €/kWp Silicio Monocristallino: 6'600 €/kWpSilicio Policristallino High Power: 6'800 €/kWpSilicio Amorfo: 6'200 €/kWp
Il “Conto Energia”Costi di installazione degli impianti FV
Oggetto dell’indagine: installazione di impianti fotovoltaici
3. Soluzioni singole: Impianti “Mini-Idro”
Oggetto dell’indagine: sfruttamento energetico dei canali irrigui tramite impianti idroelettrici di piccola taglia
Vantaggi principali1. Elevata affidabilità ed efficienza2. Riduzione delle opere civili3. Basso impatto sul territorio
450.000350.00095 kWLedraS. Vito
125.00080.00025 kWRisorg. Cornino
160.0002.250.00050 kWAllevamentiForgaria
750.0001.320.000150 kWCornoRive
D'Arcano
650.000900.000170 kWLedra S. Daniele
205.000220.00045 kWCanaleDignano
235.000295.00045 kWLedraBuja
350.000340.00065 kWLedraOsoppo
Energia kWh -Anno
Costi di realizzazionePotenzaRisorsa
Limiti1. Conflitti nell’uso dell’acqua2. Incertezza dei dati di portata3. Danneggiamenti alla fauna ittica
3. Soluzioni singole: Impianti “Mini-Idro”Oggetto dell’indagine: recupero della stazione di pompaggio
(San Daniele)
Soluzione 1: Coclea idraulica Soluzione 2: Ruote idrauliche in serie
4. Soluzioni “di sistema”: Impianto di digestione anaerobica
1a fase: Stima dell’offerta: scarti di macellazione del distretto di San Daniele N.ro
Identificativo prosciuttifici
o
Produzione Annua
(n.ro cosce)
Produzione annua con osso (n.ro
cosce)
Produzione annua
disossato (n.ro cosce)
Tipologia Prodotto
Produzione scarti annua
(Kg)
2 122.870 122.870no
disosso 38.400
4109.571 109.571
no disosso 32.400
10 223.403 145.212 78.191 disosso 156.000
12134.623 134.623
no disosso 38.400
16 7.264 4.722 2.542 disosso 4.80018 3.705 2.408 1.297 disosso 2.88022 63.960 41.574 22.386 disosso 50.400
2348.293 48.293
no disosso 10.200
2437.468 37.468
no disosso 8.400
27 59.689 38.798 20.891 disosso 45.0001 213.240 191.916 21.324 disosso 86.4473 227.343 204.609 22.734 disosso 92.1655 258.283 232.455 25.828 disosso 104.7086 27.231 27.231 no disosso 8.0767 116.588 104.929 11.659 disosso 47.2658 10.800 10.800 no disosso 3.2049 21.770 19.593 2.177 disosso 8.82613 120.342 108.308 12.034 disosso 48.78714 9.453 9.453 no disosso 2.80815 246.107 221.496 24.611 disosso 99.77217 13.052 11.747 1.305 disosso 5.29119 22.706 20.435 2.271 disosso 9.20521 158.239 142.415 15.824 disosso 64.15025 10.878 9.790 1.088 disosso 4.41026 97.460 87.714 9.746 disosso 39.510
TOTALE 2.364.338 2.088.430 54.844 1.011.504
Quantitativo non sufficiente – in prima analisi –per giustificare l’investimento!
4. Soluzioni “di sistema”: Impianto di digestione anaerobica
1a fase: Stima dell’offerta: potenziale biogas producibile dai reflui zootecnici
Bovini e bufalini SuiniAvicoli (pollina)
2a fase: Localizzazione dell’impianto
435006143674897COMUNITA’ COLLINARE
05114Treppo Grande
1680003116406San Vito di Fagagna
64002238San Daniele del Friuli
0265310Rive d'Arcano
0093Ragogna
0048Osoppo
03213Moruzzo
00537Majano
07159Forgaria nel Friuli
20000094Flaibano
210002743913Fagagna
0100113Dignano
35000508408Coseano
18500052756Colloredo di M. A.
0489Cassacco
6000172132Buia
AvicoliSuiniBoviniComune
4. Soluzioni “di sistema”: Impianto di digestione anaerobica
4. Impianto di digestione anaerobica3a fase: Scelta e dimensionamento preliminare dell’impianto a biogas
Caratteristiche tecniche
-Tipologia di impianto: digestore anaerobico accoppiato a motore cogenerativo endotermico
-Potenza: 1,5 MW
-Funzionamento annuale: 7500 h/anno
Bilancio economico-Investimento totale: ≈ 3.000.000 €-Ricavi annuali: 570.000 €-Costi annuali: 67.500 €-Flussi di cassa: 502.500 €-Pay-back semplice: 5,5 anni
Fermentatori
Vasca di raccolta/miscelazione
Gruppi motori e
post trattamento
5. Soluzioni “di sistema”: Impianto a bio-olio vegetale
Azienda di prodotti dolciari
Conservazione prodotti caseari
Essiccatoio
Costruenda zona
artigianale
Cabina di Trasformazione
Localizzazione: comune di Fagagna
STEP 1: costruzione di un impianto di produzionedi energia elettrica alimentata ad olio di originevegetale.
STEP 2: costruzione di una rete di teleriscalda-mento /teleraffrescamento per lo sfruttamento dellecode termiche della centrale (raffreddamentomotori e calore sensibile dei fumi).
STEP 3: organizzazione di una filiera agro-industriale per la produzione in loco del biolio.
5. Soluzioni “di sistema”: Impianto a bio-olio vegetale
L’impiantoDue motori endotermici Pe1 = 2,6 MWe; Pe2 =1,5 MWe
Produzione di energia elettrica: 32.000 MWh/anno
Produzione di energia termica utilizzabile: 23.048 MWh/anno
Consumo specifico di olio : 218 kg/kWh
Consumo di olio totale: 8.353 m3/anno
%21,39100, =⋅⋅
=ic
nelel HG
Pη
%28,55100,, =⋅
⋅=
ic
ttertter HG
Pη
Olio vegetale
Controllo
Stoccaggio
Motori endotermici
Aria
Gasolio
Scambiatore a piastreAcqua
Energia termica
Caldaia a recupero
Urea
Fumi
Sistema riduzione NOx
Controllo emissioni
camino Fumi depurati
Alternatore
Energia elettricaEnergia elettrica
Trasformatore
acqua
Acqua calda
Legenda
Materie prime ed ausiliarie
Sottoprodotti
Prodotti
Legenda
Materie prime ed ausiliarie
Sottoprodotti
Prodotti
5. Soluzioni “di sistema”: Impianto a bio-olio vegetale
L’impianto: schema a blocchi
Fr[Hz] 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 dB 65,1 61,8 59,8 54,4 52,9 54,1 52,8 47,6 32,9
5. Soluzioni “di sistema”: Impianto a bio-olio vegetale
sigl
a
unita
à di
mis
ura
Valo
re li
mite
emis
sion
i tot
ali (
t ann
o-1)
Valo
ri de
ll' im
pian
to
Dis
tanz
a da
l lim
ite (%
)
Polveri totali PM mg m-3 30 0,40 2 93Ossidi di azoto espressi come biossido di azoto NO2 mg m-3 400 49,8 250 38Monossido di Carbonio CO mg m-3 650 25,9 130 80
L’impianto: le emissioni
6. Soluzioni “di sistema”: Impianto di Trigenerazione con
teleriscaldamentoLocalizzazione: comune di San Daniele
Possibilità di intercettare la domanda contemporanea di:
Consumi energetici mensili dell'Ospedale di San Daniele
0
300.000600.000
900.000
1.200.0001.500.000
1.800.000
Genna
ioFeb
braio
Marzo
Aprile
Maggio
Giugno
Lugli
oAgo
stoSett
embre
Ottobre
Novem
breDice
mbre
Consumi termici [kWh] Consumi elettrici [kWh]
2. Utenza ospedaliera – Ospedale di rete per Acuti
3. Altre utenze comunali o civili
0
2.000.000
4.000.000
6.000.000
8.000.000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 21 22 23 24 25 26 27
Consumi energetici annuali nel "Distretto del Prosciutto"
Consumi elettrici [kWh] ConsumiTermici [KWh]
1. Utenze industriali – Prosciuttifici del Distretto
5. Soluzioni “di sistema”: Impianto di Trigenerazione con
teleriscaldamento
Prosciuttifici
Ospedale Civile
Rete di teleriscaldamento
23.500tCO2/a
Effetto serra evitato
≈ 5,5 anniPay-back semplice
≈ 2,5 M€/aRisparmio medio
≈ 13,5 M€Costo totale
86%Rendimento globale
7-8 MWPotenza stimata
Sintesi degli interventi proposti
23.507181513,58610,2517,54Trigenerazione Trigenerazione
con con teleriscaldamentoteleriscaldamento
15.27030204,080,956,5911,44BioBio--olio con olio con teleriscaldamentoteleriscaldamento
1.92720102,939-1,25Digestore Digestore AnaerobicoAnaerobico
3213,5201,210-0,21Solare FVSolare FV
79212301,773-0,51MiniMini--idroidro
Effetto serra
evitato [tCO2eq/
anno]
Tempo realizz. [mesi]
Vita utile
[anni]
Costo totale
[milioni di €]
η energ. globale
[%]
Copertura
termica [%]
Copertura elettrica
[%]
ENERGIA & AMBIENTERisparmio di energia da fonti rinnovabili:
le opportunità nel Friuli Collinare
Giovedì 11 dicembre 2008
Grazie per l’attenzione
Centro Interdipartimentale per la Formazione e la Ricerca Ambientale (CIFRA)
Università di Udine
[email protected]. 0432-558011