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Giuseppe Dell’Olio

AGROENERGIE E BIOMASSAImpianti – Applicazioni – Incentivi – Normativa

Dario Flaccovio Editore


Giuseppe Dell’OlioAgroenergie e biomAssAImpianti – Applicazioni – Incentivi – Normativa

ISBN 978-88-579-0202-9

© 2013 by Dario Flaccovio Editore s.r.l. - tel. 0916700686 www.darioflaccovio.it [email protected]

Prima edizione: ottobre 2013

Dell’Olio, Giuseppe <1965->Agroenergie e biomassa : impianti, applicazioni, incentivi, normativa / Giuseppe Dell’Olio. -Palermo : D. Flaccovio, 2013.ISBN 978-88-579-0202-91. Sottoprodotti agricoli – Utilizzazione.333.9539 CDD-22 SBN PAL0260952

CIP – Biblioteca centrale della Regione siciliana “Alberto Bombace”

Stampa: Tipografia Priulla, Palermo, ottobre 2013

Le valutazioni formulate dall’autore in questo volume hanno carattere personale.

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Indice

Premessa

1. Le agroenergie e le biomasse

1.1. Generalità .................................................................................................... » 131.2. La biomassa e la sua energia....................................................................... » 141.3. Impiego di biomassa per fini energetici: i vantaggi .................................... » 151.4. Impiego di biomassa per fini energetici: le sfide ........................................ » 16 1.4.1. Consumo di energia per la coltivazione, la lavorazione, il trasporto » 16 1.4.2. Sottrazione di risorse ad altri utilizzi .............................................. » 16 1.4.3. Costi di produzione ........................................................................ » 17 1.4.4. Possibile deforestazione ................................................................. » 171.5. Classificazioni delle biomasse .................................................................... » 17 1.5.1. Residui agricoli .............................................................................. » 18 1.5.2. Residui forestali.............................................................................. » 19 1.5.3. Rifiuti zootecnici ............................................................................ » 19 1.5.4. Rifiuti industriali ............................................................................ » 19 1.5.5. Colture energetiche......................................................................... » 201.6. Caratteristiche della biomassa .................................................................... » 20 1.6.1. Tipo di biomassa ............................................................................ » 20 1.6.2. Composizione chimica e fisica ....................................................... » 20 1.6.3. Contenuto di umidità ...................................................................... » 21 1.6.4. Contenuto di ceneri ........................................................................ » 21 1.6.5. Potere calorifico.............................................................................. » 22 1.6.6. Densità ......................................................................................... » 221.7. Conversione della biomassa in energia ....................................................... » 23 1.7.1. Densificazione ................................................................................ » 23 1.7.2. Combustione diretta ....................................................................... » 23 1.7.3. Processi termochimici .................................................................... » 24 1.7.4. Processi biochimici ........................................................................ » 25 1.7.5. Processi meccanici ......................................................................... » 26 1.7.6. Produzione di energia elettrica ....................................................... » 26


Agroenergie e biomassa

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1.7.7. Cogenerazione ................................................................................ » 27 1.7.8. Co-combustione ............................................................................. » 28

2. Produzione di energia da biomasse di origine agricola: gli incentivi di legge

2.1. Generalità .................................................................................................... » 312.2. Il decreto legislativo 3 marzo 2011, n. 28 ................................................... » 312.3. Il decreto ministeriale 6 luglio 2012 ........................................................... » 34 2.3.1. Durata e ammontare dell’incentivazione ........................................ » 34 2.3.2. Le due diverse forme incentivanti .................................................. » 35 2.3.3. Disposizioni specifiche per alcune categorie di impianti: i premi ... » 35 2.3.4. Il premio per ridotte emissioni in atmosfera .................................. » 36 2.3.5. Le procedure d’asta ........................................................................ » 40 2.3.6. L’incentivazione degli impianti sottoposti a rifacimento ............... » 41 2.3.7. Il regime transitorio di incentivazione ........................................... » 42 2.3.8. Le procedure per l’erogazione degli incentivi ................................ » 43 2.3.9. La cumulabilità con altri incentivi ................................................. » 442.4. Il decreto legislativo 31 marzo 2011, n. 55 ................................................. » 44

3. Produzione di energia elettrica a partire da biomasse: alcuni esempi

3.1. Generalità .................................................................................................... » 493.2. Impianto con gruppo elettrogeno di grandi dimensioni, alimentato con olio di colza ................................................................................................. » 49 3.2.1. Descrizione generale ...................................................................... » 49 3.2.2. I combustibili.................................................................................. » 50 3.2.3. Il circuito di recupero termico ........................................................ » 50 3.2.4. Lo scambiatore a fascio tubiero ..................................................... » 51 3.2.5. Il sistema di abbattimento degli inquinanti .................................... » 51 3.2.6. Valutazione delle prestazioni energetiche ...................................... » 51 3.2.7. La tariffa base e i premi .................................................................. » 55 3.2.8. Il calcolo dell’incentivazione ......................................................... » 573.3. Impianto con un motore a combustione interna, alimentato con biogas proveniente da biomassa ............................................................................. » 59 3.3.1. Descrizione generale ...................................................................... » 59 3.3.2. Il trattamento delle biomasse .......................................................... » 60 3.3.3. Valutazione delle prestazioni energetiche ...................................... » 61 3.3.4. La tariffa base e i premi .................................................................. » 62 3.3.5. Il calcolo dell’incentivazione ......................................................... » 643.4. Impianto con gruppo elettrogeno di grandi dimensioni, alimentato con olio vegetale ................................................................................................ » 66 3.4.1. Recupero di calore .......................................................................... » 66 3.4.2. Caratteristiche del combustibile ..................................................... » 67 3.4.3. Modalità di avviamento e di funzionamento .................................. » 68


Indice

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3.4.4. Valutazione delle prestazioni energetiche ...................................... » 69 3.4.5. Premio per ridotte emissioni .......................................................... » 72 3.4.6. La tariffa base e i premi .................................................................. » 75 3.4.7. Il calcolo dell’incentivazione ......................................................... » 773.5. Impianto con turbina a vapore alimentata da più fonti rinnovabili ............ » 80 3.5.1. Descrizione generale ...................................................................... » 80 3.5.2. I combustibili solidi ........................................................................ » 80 3.5.3. La caldaia ....................................................................................... » 81 3.5.4. Abbattimento delle emissioni inquinanti........................................ » 84 3.5.5. Valutazione delle prestazioni energetiche ...................................... » 84 3.5.6. Premio per ridotte emissioni .......................................................... » 85 3.5.7. La tariffa base e i premi .................................................................. » 87 3.5.8. Il calcolo dell’incentivazione ......................................................... » 893.6. Impianto con un piccolo motore a combustione interna, alimentato con biogas da biomasse solide e liquide ............................................................ » 92 3.6.1. Descrizione generale ...................................................................... » 92 3.6.2. La produzione del biogas ............................................................... » 93 3.6.3. Valutazione delle prestazioni energetiche ...................................... » 94 3.6.4. Premio per ridotte emissioni .......................................................... » 94 3.6.5. La tariffa base e i premi .................................................................. » 96 3.6.6. Il calcolo dell’incentivazione ......................................................... » 983.7. Impianto con motore a combustione interna di grandi dimensioni, alimentato con olio vegetale ....................................................................... » 100 3.7.1. I combustibili .................................................................................... » 101 3.7.2. I fumi di scarico ................................................................................ » 101 3.7.3. Il ciclo del vapore ............................................................................. » 101 3.7.4. I dispositivi per la depurazione dei fumi .......................................... » 102 3.7.5. Valutazione delle prestazioni energetiche ......................................... » 103 3.7.6. Premio per ridotte emissioni ............................................................. » 106 3.7.7. La tariffa base e i premi .................................................................... » 109 3.7.8. Il calcolo dell’incentivazione ............................................................ » 1113.8. Impianto con un piccolo motore a combustione interna, alimentato con olio vegetale ................................................................................................ » 114 3.8.1. Descrizione generale ...................................................................... » 114 3.8.2. Il combustibile principale ............................................................... » 114 3.8.3. L’eliminazione delle impurità dal combustibile ............................. » 115 3.8.4. I combustibili secondari ................................................................. » 115 3.8.5. La linea di aspirazione dell’aria ..................................................... » 115 3.8.6. La linea di scarico dei fumi ............................................................ » 116 3.8.7. Il circuito di raffreddamento........................................................... » 116 3.8.8. I servizi ausiliari ............................................................................. » 116 3.8.9. Valutazione delle prestazioni energetiche ...................................... » 118 3.8.10. Premio per ridotte emissioni .......................................................... » 120 3.8.11. La tariffa base e i premi .................................................................. » 123 3.8.12. Il calcolo dell’incentivazione ......................................................... » 125



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3.9. Impianto con due turbine a gas modificate, alimentato con biomassa vegetale solida ............................................................................................ » 128 3.9.1. Descrizione generale ...................................................................... » 128 3.9.2. Connessione alla rete elettrica ........................................................ » 131 3.9.3. Modalità di esercizio in emergenza ................................................ » 131 3.9.4. Contenimento delle emissioni inquinanti ....................................... » 131 3.9.5. Valutazione delle prestazioni energetiche ...................................... » 133 3.9.6. Premio per ridotte emissioni .......................................................... » 136 3.9.7. La tariffa base e i premi .................................................................. » 139 3.9.8. Il calcolo dell’incentivazione ......................................................... » 1413.10. Impianto con motore a combustione interna alimentato con olio vegetale » 144 3.10.1. Descrizione generale ....................................................................... » 144 3.10.2. Soluzioni costruttive ....................................................................... » 144 3.10.3. Valutazione delle prestazioni energetiche ....................................... » 145 3.10.4. Premio per ridotte emissioni ........................................................... » 148 3.10.5. La tariffa base e i premi .................................................................. » 151 3.10.6. Il calcolo dell’incentivazione .......................................................... » 1533.11. Impianto con due motori a combustione interna, alimentati con gas di sintesi proveniente da legno vergine ........................................................... » 155 3.11.1. Descrizione generale ...................................................................... » 155 3.11.2. Modalità di funzionamento dei gruppi ........................................... » 156 3.11.3. Raffreddamento e recupero di calore ............................................. » 156 3.11.4. Trattamento della biomassa ............................................................ » 157 3.11.5. Il depolveratore a ciclone ............................................................... » 157 3.11.6. Funzionamento di un filtro a maniche ............................................ » 158 3.11.7. Vagliatura della biomassa ............................................................... » 159 3.11.8. Gassificazione................................................................................. » 159 3.11.9. Il trattamento del syngas ................................................................ » 160 3.11.10. I dispositivi “scrubber” ................................................................. » 161 3.11.11. Il circuito dei gas combusti ........................................................... » 163 3.11.12. L’utenza termica (serra) ................................................................ » 163 3.11.13. Valutazione delle prestazioni energetiche ..................................... » 164 3.11.14. La tariffa base e i premi ................................................................ » 167 3.11.15. Il calcolo dell’incentivazione ........................................................ » 1693.12. Impianto con sistema per il monitoraggio delle emissioni ......................... » 172

4. Criteri per la connessione alla rete elettrica

4.1. Generalità .................................................................................................... » 1754.2. Schemi di inserimento ................................................................................ » 180 4.2.1. Inserimento rigido in derivazione a T ............................................ » 180 4.2.2. Inserimento in “entra-esce” ............................................................ » 181 4.2.3. Inserimento in antenna ................................................................... » 183 4.2.4. Dispositivi da prevedere sull’impianto di utenza ........................... » 185


Indice

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4.2.5. Interruttore generale ....................................................................... » 186 4.2.6. Interruttore di interfaccia ................................................................ » 188 4.2.7. Interruttore di generatore ................................................................ » 188 4.2.8. Impianto di terra ............................................................................. » 189 4.2.9. Connessione alle reti MT ............................................................... » 190 4.2.9.1. Impianti per la connessione ............................................. » 190 4.2.9.2. Schemi di inserimento ..................................................... » 193 4.2.9.3. Dispositivi da prevedere sull’impianto di utente ............. » 195


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Premessa

Uno degli ostacoli più importanti alla diffusione in Italia delle “agroenergie” – come di tutte le fonti rinnovabili di energia – è stato, in passato, l’instabilità della normativa di legge.I provvedimenti che incentivano l’impiego di tali fonti si sono susseguiti in modo tumultuoso, tra leggi, decreti attuativi, modifiche, integrazioni, abolizioni totali o par-ziali.Presso gli operatori, tutto ciò ha dato luogo, fino a non molto tempo fa, a uno stato di com-prensibile quanto dannosa incertezza. Di più: ha reso difficoltosa la conoscenza stessa dei meccanismi incentivanti e delle opportunità che essi offrivano.Il D.M. 6 luglio 2012 ha, tra gli altri, il merito di aver finalmente raccolto in un unico provvedimento tutto, o quasi, ciò che riguarda gli incentivi alla produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili (diverse dalla fonte fotovoltaica): tra queste, in particolare, le biomasse, che delle agroenergie sono la base. Conoscere il decreto è quindi indispen-sabile per operare efficacemente in questo campo tanto promettente.Quasi inevitabilmente, però, la lettura di un testo legislativo rischia di risultare arida e astratta, quando non sia accompagnata da una applicazione puntuale a casi concreti. Spinti da queste e da altre considerazioni abbiamo cercato di offrire agli operatori (anche solo potenziali) del settore uno strumento per orientarsi nel complesso mondo delle agro-energie. Questo volume nasce così.Il suo tratto più originale consiste – ci pare – nei casi di studio: numerosi e dettagliati, essi si riferiscono invariabilmente a progetti reali di impianti, che l’autore ha avuto occasione di “toccar con mano” nel corso della sua vita professionale. Di ciascun impianto si descri-vono tra l’altro le soluzioni costruttive e le modalità di funzionamento, così da conferire al testo la necessaria concretezza.Per consentire la lettura anche a chi fosse digiuno dell’argomento, il volume si apre con un’introduzione generale sulle agroenergie e in particolare sulle tecnologie e sui combu-stibili (biomasse) oggi disponibili. Segue la descrizione dei meccanismi incentivanti con quali il decreto premia l’impiego di biomasse. Tali meccanismi vengono poi illustrati con esempi di calcolo: per ciascun caso studio, viene determinata la tariffa incentivan-te “base” e gli eventuali premi, per giungere infine a una stima dell’ammontare annuo dell’incentivazione. Per evitare continui rimandi ad altre parti del volume, ciascun caso studio è stato redatto in modo sostanzialmente indipendente, così da poter essere letto anche sin-golarmente.



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Da ultimo, è parso opportuno illustrare, in un capitolo a parte, i vari modi per collegare gli impianti alla rete elettrica di distribuzione. La connessione alla rete è infatti indispen-sabile per cogliere appieno tutte le opportunità offerte dalle biomasse; le modalità per realizzarla sono state oggetto di recenti sviluppi nella normativa tecnica.

L’autore


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1. Le agroenergie e le biomasse

1.1. GeneralitàIl termine agroenergia può riferirsi a qualsiasi forma di energia che tragga origi-ne, direttamente o indirettamente, da attività legate all’agricoltura. Accezione as-sai ampia, dunque, e che, nel linguaggio comune, viene ulteriormente estesa fino a includere le energie derivanti dall’allevamento di bestiame, dalla silvicoltura e perfino da alcuni settori industriali, come quello alimentare.Che cosa accomuna tutte queste attività? Ma soprattutto: che cosa le rende tante possibili fonti di energia? Tutte danno luogo a sottoprodotti di natura organica: potrà trattarsi di residui di coltivazione, di scarti della macellazione e di molti altri ancora. Estremamente diverse l’una dall’altra, queste sostanze hanno tuttavia un’impor-tante caratteristica comune: posseggono un elevato contenuto energetico che è possibile sfruttare. Per la loro origine biologica, vengono spesso indicate con il termine generico di biomasse. Biomassa è dunque qualsiasi materia organica, di origine animale o vegetale, formatasi in tempi recenti. L’essere di formazione recente è la caratteristica che distingue la biomassa da altre sostanze, le quali, pure di origine organica, si sono però formate in epoche assai più remote. È il caso del carbone, del petrolio e del gas naturale: nati da processi durati milioni di anni, si sono accumulati nel sottosuolo e vengono per questo indicati come combustibili fossili. Tra le varie forme di energia che possono trarsi dalla biomassa, particolarmente importanti sono il calore e l’energia elettrica. Le biomasse rappresentano così, almeno sul piano qualitativo, un’interessante alternativa ai combustibili fossili. Già oggi stiamo assistendo ad una progressiva sostituzione di questi ultimi con altri derivati da quelle; e sebbene sia difficile immaginare una sostituzione com-pleta, si può certamente sperare che il processo in atto progredisca sempre più. Molti governi (il nostro tra questi) hanno già da tempo messo in atto politiche di incentivazione volte a diffondere la produzione di energia a partire da biomasse. Che cosa rende la biomassa vantaggiosa rispetto ai combustibili fossili?I vantaggi sono molteplici; li esamineremo in dettaglio tra breve. Il principale,



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tuttavia, riguarda la salvaguardia dell’ambiente: a differenza dei combustibili fos-sili, la biomassa non fa aumentare il contenuto medio di anidride carbonica (né di altri gas ad effetto serra) nell’atmosfera. Non contribuisce, quindi, al riscalda-mento globale del pianeta.

1.2. La biomassa e la sua energiaIl contenuto energetico della biomassa vegetale trova la sua origine nella radia-zione solare. Grazie al processo noto come fotosintesi, l’energia solare viene captata e accu-mulata, in forma di energia chimica, nelle piante e negli alberi, man mano che essi crescono.Per crescere, le piante hanno bisogno, tra l’altro, di carbonio. Se lo procurano a spese dell’anidride carbonica presente nell’atmosfera: ogni molecola di anidride carbonica (CO2) viene scissa nei suoi elementi componenti, il carbonio e l’ossi-geno. Grazie alla clorofilla, il primo si combina con altri elementi, per formare cellulosa e amido. Il secondo viene invece rilasciato nell’atmosfera. La cellulosa va poi a costituire la struttura stessa della pianta; l’amido si accumu-la invece nei semi, come nutrimento per nuove piante.Ecco dunque il duplice e ben noto servigio di cui siamo debitori alle piante in crescita: la riduzione dell’anidride carbonica contenuta nell’aria e l’aumento del contenuto di ossigeno.Ma c’è di più.Man mano che viene inglobato – nel modo che abbiamo descritto – nell’organi-smo della pianta, il carbonio assorbe energia dalla radiazione solare. Ogni “mole” di carbonio (pari a 14 grammi) assorbe 112 chilocalorie di energia, la quale potrà in seguito essere recuperata – almeno in parte – con la combustione. Allorché la biomassa brucia, il carbonio in essa presente si combina con l’ossige-no dell’aria e ciascun atomo di carbonio si lega a un secondo atomo di ossigeno, in aggiunta a quello che già possiede; si forma quindi biossido di carbonio (CO2), ovvero anidride carbonica, che viene liberata nell’atmosfera. La reazione è “eso-termica”: comporta cioè lo sviluppo di calore, che la biomassa rilascia a spese dell’energia solare accumulata in precedenza. Si ha dunque una doppia restituzione.Da un lato, la biomassa restituisce all’atmosfera l’anidride carbonica che aveva consumato per trarne il carbonio necessario alla propria crescita.Dall’altro, restituisce, in forma di calore, l’energia solare che aveva assorbito durante la crescita stessa.Quanto all’emissione di anidride carbonica, noteremo che essa è stata preceduta, tempo addietro, da un consumo dello stesso gas, nella stessa quantità. È il feno-meno noto come “ciclo chiuso del carbonio”: ad ogni nuovo ciclo di crescita,


Le agroenergie e le biomasse cap 1

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viene consumata l’anidride carbonica emessa, per combustione, durante quello precedente. Il bilancio è dunque nullo; la biomassa non contribuisce all’aumento di anidride carbonica nell’atmosfera.Sul rilascio, poi, di energia di origine solare non vi è molto da commentare: è ciò che fa della biomassa una fonte energetica rinnovabile, visto che il sole, a tutti i fini pratici, è una fonte energetica inesauribile. A differenza della biomassa, i combustibili fossili emettono, bruciando, anidride carbonica che non hanno preventivamente assorbito (se non in tempi remotissi-mi) e che va quindi ad aggiungersi a quella già presente nell’atmosfera. Il temuto effetto serra ne risulta acuito.Inoltre, un combustibile fossile, una volta consumato, non si riforma se non – for-se – in un lontanissimo futuro. Non è dunque in grado di sfruttare l’inesauribile energia del sole: non è, insomma, una fonte energetica rinnovabile. Naturalmente, per la biomassa di origine animale valgono considerazioni analo-ghe a quelle che abbiamo appena fatto per la biomassa vegetale. Quest’ultima co-stituisce infatti, sotto forma di cibo per il bestiame, la fonte energetica per quella.

1.3. Impiego di biomassa per fini energetici: i vantaggiLa salvaguardia dell’ambiente non è l’unico vantaggio offerto dalla biomassa. Esaminiamo dunque gli altri.I combustibili a base di biomassa non contengono zolfo in quantità significative, pertanto non contribuiscono alle emissioni di diossido di zolfo né, di conseguen-za, alla pioggia acida che da quelle deriva. L’impiego di biomasse in sostituzione di combustibili fossili può quindi mitigare i ben noti effetti negativi della pioggia acida sulla salute umana, sulle colture, sui boschi e sulle falde acquifere.Bruciando, la biomassa produce generalmente una minor quantità di cenere ri-spetto, per esempio, al carbone; peraltro, la cenere da biomassa si può spargere sui terreni agricoli, il che consente di riciclarne il contenuto di sostanze come il fosforo e il potassio. Utilizzare a fini energetici i residui dell’agricoltura e della silvicoltura – ma an-che i rifiuti solidi urbani – è un sistema efficace per risolvere, o contribuire a risolvere, il problema dell’eliminazione dei rifiuti. In particolare, raccogliere e impiegare il metano da essi prodotto è un’ulteriore modo per ridurre l’effetto serra: il metano, infatti, è un “gas serra” con capacità perfino superiore a quella della stessa anidride carbonica. La biomassa si presta a costituire una risorsa locale; come tale, è poco influenzata dalle fluttuazioni di prezzo a livello mondiale e dalle incertezze che solitamente pesano sui combustibili di importazione. Consente inoltre agli agricoltori di di-versificare la propria produzione e di diminuire così i rischi legati alla variabilità dei prezzi dei singoli prodotti agricoli.



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Le colture energetiche tendono ad avere conseguenze per l’ambiente più lievi che non le colture convenzionali. Contribuiscono inoltre, grazie alle loro radici, a ridurre l’erosione del suolo. I processi di digestione anaerobica riducono la contaminazione dell’ acqua, eli-minando rifiuti animali e agricoli prima che penetrino nel terreno e giungano ai fiumi.Le colture energetiche contribuiscono a creare le condizioni per lo sviluppo di numerose forme di vita, favorendo così il mantenimento della biodiversità. Gli alberi, ad esempio, stabilizzando, con le loro radici, le rive dei fiumi e dei laghi, favoriscono il proliferare delle specie acquatiche e alcune piantagioni energetiche possono offrire rifugio a volatili e altri animali.

1.4. Impiego di biomassa per fini energetici: le sfide 1.4.1. Consumo di energia per la coltivazione, la lavorazione, il trasportoLa coltivazione e la lavorazione della biomassa possono richiedere un consumo di energia significativo: si pensi, ad esempio, al combustibile (solitamente di ori-gine fossile) necessario per azionare i veicoli agricoli o all’energia occorrente per fabbricare i fertilizzanti. Tutto ciò può limitare la quantità netta di energia otte-nibile dalla biomassa e rendere meno interessante, sia dal punto di vista energe-tico che dal quello economico, l’utilizzo stesso di quest’ultima. Particolarmente importanti, sotto questo profilo, i consumi di energia per il trasporto. Sono infatti necessari cospicui volumi di biomassa se si vogliono ottenere quantità di energia significative (la biomassa ha una “densità energetica” tendenzialmente bassa). È quindi senz’altro opportuno, per limitare le distanze da percorrere, che la conver-sione in energia sia realizzata in prossimità del luogo di origine della biomassa, come le aziende agricole, nelle quali si trovano scarti animali e agricoli. Per questo motivo, godono di particolari incentivazioni di legge le biomasse “da filiera corta”: le biomasse, cioè, prodotte a non più di settanta chilometri dall’im-pianto di produzione elettrica nel quale vengono utilizzate.

1.4.2. Sottrazione di risorse ad altri utilizziIl terreno e l’acqua che vengono dedicati a colture energetiche sono evidentemen-te sottratti a impieghi quali le coltivazioni alimentari e l’allevamento. C’è quindi il rischio che l’utilizzo energetico di alcune biomasse riduca la disponibilità di generi alimentari, facendone di conseguenza aumentare i prezzi. Possiamo al-lora affermare, pur con qualche cautela, che tra le biomasse più “virtuose” sono senz’altro da annoverarsi quelle costituite da scarti di attività agricole o zootec-niche: lungi dal rivaleggiare con la produzione alimentare, esse l’accompagnano



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necessariamente e, anzi, ne traggono origine. Non a caso, la recente normativa incentivante (decreto 6 luglio 2012 del Ministro dello Sviluppo Economico) è particolarmente generosa verso sottoprodotti quali la paglia, i residui di campo, gli effluenti zootecnici e molti altri ancora.

1.4.3. Costi di produzioneAlcuni impieghi della biomassa non sono ancora completamente competitivi sul piano dei costi. Nella produzione di energia elettrica, per esempio, si fa sentire la concorrenza degli impianti a combustibili fossili (gas naturale, per esempio), grazie, tra l’altro, ai loro elevati rendimenti. Tuttavia, la produzione elettrica da biomassa sta diventando sempre più efficiente, e suscita ormai un interesse assai ampio, a causa della crescente preoccupazione per le emissioni di gas serra. Per questo, essa beneficia –sotto determinate condizioni- di incentivi di legge che com-pensano, almeno in parte, il divario di costo rispetto alle tecnologie tradizionali.

1.4.4. Possibile deforestazioneIl prelievo di biomassa dai boschi, se eccessivo e incontrollato, rischia evidente-mente di portare al disboscamento di intere aree, con conseguenze ecologiche e sociali serie. È quanto si è verificato, o si sta verificando, in varie parti dell’Asia, in America latina, nell’Africa subsahariana. Per questa ragione, una delle cause principali della deforestazione è stata a lungo vista proprio nell’impiego del legname per fini energetici. Studi più recenti hanno però ridimensionato le conseguenze negative di tale pratica, mettendo piuttosto in rilievo l’importanza di altri fenomeni: ad esempio, della conversione di terreni boschivi in agricoli. Vi è perfino motivo di ritenere che l’impiego di legna come biomassa possa, in taluni casi, favorire la rigenerazione e la protezione dell’ am-biente.

1.5. Classificazioni delle biomasseClassificare le biomasse è impresa ardua, a causa della loro estrema varietà. Non-dimeno, una suddivisione in categorie è utile (se non addirittura necessaria) per effettuare le varie scelte che si impongono a chi intenda cogliere appieno le op-portunità che esse offrono. Tenteremo quindi, senza pretesa di completezza, alcune classificazioni, sotto vari punti di vista. Consideriamo dapprima il modo in cui la biomassa viene resa disponibile. Si distinguono:



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• biomasse naturali: si sviluppano spontaneamente in natura, come ad esempio la legna;

• biomasse residuali: consistono di scarti organici delle attività agricole, agroin-dustriali, forestali, zootecniche;

• colture energetiche: si tratta di specie vegetali che vengono coltivate con lo scopo espresso di utilizzarle per produrre energia.

Le colture energetiche possono ulteriormente suddividersi in lignocellulosiche, oleaginose e alcoligene.Distinguendo invece i vari tipi di biomassa, avremo:

• biomasse di origine animale. Comprendono residui dell’allevamento di be-stiame (ad esempio, escrementi animali) e residui dell’industria agroalimenta-re (ossa, ecc.);

• biomasse vegetali legnose. Rientrano tra queste tutte le specie arboree che vengono coltivate per uso energetico. A seconda della durata del ciclo di cre-scita, possono aversi colture a rotazione lunga o breve;

• biomasse vegetali erbacee: hanno stelo non legnoso e, a differenza delle bio-masse legnose, muoiono alla fine della stagione della crescita. Di questa cate-goria fanno parte i residui della produzione, raccolta e lavorazione di specie agricole alimentari (paglia, gambi, gusci, ecc.). Vi rientrano, però, anche di-verse “colture energetiche”: colture, cioè, non utilizzabili a scopo alimentare, ma dedicate espressamente alla produzione di energia;

• biomasse vegetali frutticole: corrispondono a quelle parti di una pianta che ne contengono i semi.

1.5.1. Residui agricoli I terreni coltivati sono di per sé una fonte importante di biomassa, grazie ai re-sidui dell’attività agricola. Tali residui, che sarebbe troppo oneroso raccogliere, vengono spesso abbandonati o interrati nei campi stessi.Il loro impiego a fini energetici può invece, in molti casi, rivelarsi vantaggioso. Perché ciò si verifichi è necessario, tra l’altro, che la distanza da percorrere – e dunque il costo da sostenere – per trasportare la biomassa fino all’impianto di sfruttamento energetico sia limitata. Ideali sono gli impianti di produzione elettri-ca, che possono agevolmente realizzarsi in prossimità del terreno coltivato. Sono poi da preferire potenze elettriche non troppo elevate: in tal modo, per fornire all’impianto la biomassa necessaria è sufficiente una limitata estensione di terre-no, il che riduce ulteriormente la distanza di trasporto. Sarebbe però un errore ritenere che i residui di campo possano utilizzarsi per fini energetici senza altri limiti se non quelli dettati dalla convenienza economica. Tali residui, infatti, costituiscono, per il terreno in cui si trovano, una fonte di



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sostanze nutrienti e fertilizzanti: una loro raccolta eccessiva ed indiscriminata rischierebbe di impoverire il terreno stesso, compromettendo i futuri raccolti.La scelta riguardo al possibile utilizzo energetico dei residui di campo, e sulla misura di tale utilizzo, va dunque compiuta caso per caso, in base alle circostanze specifiche.

1.5.2. Residui forestali Biomasse sono anche i residui della potatura a scopo manutentivo di boschi, foreste, frutteti, aree verdi in genere. Ramaglie, fogliame e simili sono anzi da includere tra quelle che abbiamo chiamato biomasse “virtuose”: non limitano l’utilizzo boschivo del terreno, ma lo accompagnano e vi trovano origine.Come per i residui agricoli, l’impiego della biomassa forestale è limitato princi-palmente dagli elevati costi legati al trasporto fino all’impianto di conversione energetica.

1.5.3. Rifiuti zootecniciGli allevamenti di bestiame producono elevati volumi di residui organici: non solo gli escrementi (solidi e liquidi) degli animali, ma anche scarti alimentari, lettiera, pelame, ecc. Materiali, insomma, con elevato contenuto energetico.Come tutti i rifiuti, anche questi pongono il problema dello smaltimento, il che rende doppiamente interessante un loro possibile impiego per produrre energia. E se alcuni di essi vengono tradizionalmente riutilizzati come fertilizzanti, occorre anche considerare che un ricorso eccessivo a questa pratica rischia di provocare la sovrafertilizzazione dei suoli e la contaminazione di falde acquifere. Ben ven-ga, allora, una forma alternativa di smaltimento “utile”.

1.5.4. Rifiuti industrialiL’industria alimentare genera grandi quantità di sottoprodotti, sia animali (ad esempio, scarti della macellazione avicola, bovina, suina) che vegetali (bucce, noccioli, ecc.). Si tratta di residui con un alto contenuto di zuccheri e carboidrati, particolarmente adatti alla conversione energetica di tipo “anaerobico” che de-scriveremo più avanti. Sul fatto, poi, che un tale impiego risolve anche il proble-ma dello smaltimento pare ormai superfluo insistere.Altra importante fonte di biomassa è l’industria del legno, i cui scarti di lavora-zione ben si prestano ad essere trasformati in energia. Con qualche cautela, però.Gli scarti più “pregiati” – quelli il cui impiego energetico ha minor impatto sull’ambiente – sono i residui di legno vergine.



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Di pezzatura assai varia (cippato, trucioli, segatura), provengono da segherie, falegnamerie ed altri stabilimenti. Li caratterizza l’assenza di colle, vernici o pre-servanti: sostanze, queste, che sono invece presenti nei residui di altra origine (mobilifici, ad esempio), e che richiedono particolari cautele per evitare emissioni inquinanti e nocive.

1.5.5. Colture energeticheSi tratta di terreni, spesso piuttosto vasti e con basso valore produttivo, dove ven-gono coltivati alberi o piante da impiegare espressamente per produrre energia. Si preferiscono spesso, per ovvie ragioni, colture a crescita rapida. Specie arboree come il pioppo, la ginestra, il salice e altre ancora possono essere tagliate ogni 1-3 anni: è questa la pratica nota come coltura a turno breve (Short Rotation Forestry, SRF), la quale presenta, tra gli altri, il vantaggio di non richiedere eccessivi ap-porti di sostanze nutritive al terreno. Tra le specie erbacee ricorderemo il girasole, la soia e la colza (tutte di tipo olea-ginoso) e ancora la barbabietola da zucchero e il sorgo zuccherino.Il limite principale delle colture energetiche consiste nel notevole impegno di ter-reno; una produzione di energia sufficientemente redditizia richiede infatti grandi estensioni.

1.6. Caratteristiche della biomassaPer valutare la fattibilità tecnica ed economica di un impianto per la conversione di biomassa in energia, è necessario conoscere alcune caratteristiche della bio-massa che si intende utilizzare. Si potrà allora scegliere, tra i molti a disposizione, il processo di conversione che, nel caso specifico, offre i maggiori benefici eco-nomici e ambientali.

1.6.1. Tipo di biomassaÈ la caratteristica che più di ogni altra influisce sulla scelta del processo di con-versione. Ad esempio, per i rifiuti forestali è indicata la combustione diretta, op-pure i processi termochimici. Nel caso di residui animali si preferirà invece far ricorso a processi biochimici (quelli anaerobici, in particolare).

1.6.2. Composizione chimica e fisicaLe caratteristiche chimiche e fisiche della biomassa determinano il tipo di com-bustibile o sottoprodotto energetico che se ne può trarre; per esempio, i rifiuti animali producono grandi quantità di metano, mentre il legno può produrre quel-



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lo che viene chiamato gas povero, una miscela ricca di monossido di carbonio (CO). Le caratteristiche fisiche determinano tra l’altro gli eventuali trattamenti preventivi cui sottoporre la biomassa prima della conversione.

1.6.3. Contenuto di umiditàNon è altro che la quantità d’acqua presente nella biomassa, espressa come per-centuale in peso. La si può indicare (come diverse altre grandezze che caratteriz-zano la biomassa) “su base secca” oppure “su base umida”.L’umidità su base umida è semplicemente il rapporto percentuale tra il peso dell’acqua contenuta nella biomassa e il peso totale della biomassa stessa, nello stato in cui si trova.Anche l’umidità su base secca è il rapporto percentuale tra il peso dell’acqua e quello della biomassa. Quest’ultima si suppone però “secca”, cioè privata del contenuto d’acqua.I due valori – su base secca e, rispettivamente, su base umida – possono diffe-rire anche in misura considerevole. Nel dichiarare il contenuto di umidità della biomassa, è quindi indispensabile indicare sempre a quale dei due ci si riferisce.L’umidità è una caratteristica critica dei combustibili a base di biomassa, poiché ne determina l’energia disponibile. Quando si brucia biomassa, una parte del calore che si sviluppa diviene calore di evaporazione per l’acqua presente, e non è quindi disponibile per gli impieghi de-siderati. Il potere calorifico è dunque tanto minore quanto più elevato è il contenu-to di umidità. Il fenomeno non riguarda, evidentemente, la sola biomassa, ma tutti i combustibili: tutti, infatti, contengono una certa quantità d’acqua. Nel caso della biomassa, tuttavia, tale quantità può divenire così elevata da rendere inaccettabile la riduzione del potere calorifico. Il processo stesso di combustione (o di conver-sione energetica in generale) può esserne influenzato. Vi sono infatti processi che possono aver luogo soltanto se l’umidità è inferiore – ad esempio – al 30% su base umida. Nei casi, assai frequenti, in cui ciò non è, si rende necessaria una preven-tiva essiccazione, il che comporta evidentemente costi economici ed energetici.Il contenuto di umidità varia grandemente a seconda del tipo di biomassa, dell’u-midità atmosferica, del tempo che intercorre tra la raccolta e l’impiego (dopo essere stata raccolta, la biomassa tende solitamente a perdere umidità).

1.6.4. Contenuto di ceneri Tutte le forme di biomassa comprendono una parte organica, una inorganica e acqua. Con la combustione, la parte organica viene distrutta; quella inorganica dà invece luogo ad un residuo solido (cenere), composto, tra l’altro, di alluminio, calcio, ferro, magnesio, manganese, fosforo, potassio, silicio, sodio e titanio.



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Il contenuto di ceneri di una biomassa è appunto la percentuale in peso di materia solida residua dopo la completa combustione. Lo si esprime solitamente su base secca. Il contenuto di ceneri è una caratteristica particolarmente importante – ben si comprende – nei processi che comportano l’utilizzo della biomassa per combu-stione diretta. Se tale contenuto è elevato, possono aversi ingenti emissioni di particolato nell’atmosfera; possono inoltre verificarsi danni sui bruciatori di cal-daia, a causa di depositi di scorie. La composizione, poi, della cenere ne determina l’attitudine ad eventuali utilizzi successivi. Ad esempio, la cenere delle scorie di riso può impiegarsi come additi-vo nella mescola di cemento o per fabbricare filtri di carbone attivo.

1.6.5. Potere calorificoIl potere calorifico è un parametro di grande importanza, poiché esprime l’energia disponibile nella biomassa. È il calore utile che si ottiene bruciando in maniera completa una massa unitaria (ad esempio, un chilogrammo) della biomassa data.Abbiamo già visto che il potere calorifico dipende direttamente dall’umidità con-tenuta nella biomassa. Per tener conto di ciò, il potere calorifico può essere defi-nito in due modi diversi: superiore e, rispettivamente, inferiore. Il potere calorifico superiore si determina includendo, senza distinzioni, tutto il calore che si è sviluppato durante la combustione.Il potere calorifico inferiore si calcola invece escludendo quella parte del calore di combustione che viene consumata per far evaporare l’acqua e che quindi non dà luogo ad alcun effetto utile (riscaldamento di ambienti, ecc.).È ormai quasi superfluo rammentare che ogni valore dichiarato di potere calorifi-co va accompagnato dalla precisazione “superiore” o “inferiore”.

1.6.6. Densità La densità è il rapporto tra il peso del materiale e il suo volume. Determina le di-mensioni dell’impianto per lo sfruttamento energetico; determina inoltre, insieme al tipo di biomassa, i trattamenti da effettuare.Combustibili di maggior densità sono più pregiati, poiché richiedono minori spa-zi di stoccaggio, approvvigionamenti meno frequenti e apparecchiature di dimen-sioni più contenute. Al contrario, materiali con bassa densità richiedono maggiori volumi durante l’immagazzinamento e il trasporto. Anche la densità, come le altre grandezze già viste, va sempre dichiarata specifi-cando la base (secca oppure umida). Se poi la biomassa in questione si compone di particelle, occorre precisare, in aggiunta, se il volume considerato includa op-pure escluda gli spazi tra le particelle stesse.



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1.7. Conversione della biomassa in energiaDi solito, la biomassa non viene impiegata direttamente per fini energetici, viene invece preventivamente convertita in una forma più adatta al trasporto e all’utiliz-zazione. Alcuni di questi prodotti intermedi sono il carbone vegetale, le brichette, il gas, l’etanolo e l’energia elettrica.Le tecnologie di conversione spaziano dai processi semplici e tradizionali, come la produzione di carbone vegetale in roghi sotto terra; fino a processi ad alta effi-cienza come la cogenerazione.I principali processi di conversione di biomassa si possono classificare nelle se-guenti categorie:

• densificazione• combustione diretta• processi termochimici• processi biochimici• processi meccanici• produzione di energia elettrica.

1.7.1. DensificazioneLa densificazione consiste nel comprimere meccanicamente alcuni tipi di bio-massa sminuzzata (segatura, rifiuti agricoli ecc.) fino ad ottenerne “bricchette”, solitamente di forma cubica o cilindrica. Una particolare forma di brichetta è il “pellet”, di forma cilindrica e di lunghezza compresa, approssimativamente, fra tre millimetri e quaranta millimetri.Semplici da utilizzare, immagazzinare e trasportare, le brichette possono essere utilizzate con profitto in ambito domestico, commerciale e industriale.

1.7.2. Combustione direttaLa combustione diretta è il metodo più antico – e tuttavia largamente impiegato ancor oggi – per estrarre energia dalla biomassa. Le tecnologie di combustione vanno dalle più semplici, basate sull’impiego di stufe, forni e caldaie, fino alle più avanzate, come l’impiego di caldaie a letto fluido.Il calore così prodotto trova molteplici e svariati impieghi: dal riscaldamento di ambienti, all’essiccazione di prodotti agricoli, alla generazione di vapore per processi industriali, ecc. È importante che la combustione avvenga in modo completo ed efficiente. In caso contrario, si rischia di sfruttare male il combustibile e di dissipare gran parte del calore prodotto. Quel che è peggio, si rischia di emettere nell’atmosfera quantità inaccettabili di sostanze nocive, come il monossido di carbonio.



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Varie sono le circostanze che possono dar luogo a una combustione incompleta.Se la disponibilità di aria nel locale non è adeguata, l’ossigeno presente può non essere sufficiente per trasformare tutto il carbonio in anidride carbonica. Per evi-tare ciò, basta evidentemente una progettazione accurata, che assicuri un’adegua-ta ventilazione.Una parte del calore di combustione, abbiamo visto, viene sottratto ad opera dell’umidità contenuta nella biomassa. Un’eccessiva umidità può quindi ostaco-lare il raggiungimento di una temperatura di combustione sufficientemente eleva-ta per completare le reazioni chimiche. È opportuno, per questo, utilizzare biomassa (legna, ad esempio) in pezzi di pic-cole dimensioni, il che favorisce l’essicazione spontanea già durante la fase di immagazzinamento. Così facendo, peraltro, è possibile controllare la temperatura di combustione in modo più preciso; si ottiene quindi una combustione più com-pleta ed efficiente, specialmente se, in aggiunta, viene regolato opportunamente l’afflusso di aria in ingresso. Nel caso dei residui agricoli (lolla di riso, ecc.) sono da preferire i forni a griglia, per la loro maggiore efficienza.È infine appena il caso di menzionare l’importanza di un buon isolamento per minimizzare le perdite di calore.

1.7.3. Processi termochimiciI processi termochimici trasformano la biomassa in un prodotto più pregiato, con una densità e un potere calorifico maggiori, il che ne rende conveniente l’ utiliz-zazione e il trasporto.La biomassa viene sottoposta a una combustione volutamente incompleta, in con-dizioni controllate. Ne deriva, a seconda della tecnologia, un combustibile solido, liquido o gassoso. Tra i numerosi processi termochimici ricorderemo i seguenti.

produzione di carbone vegetale

È una delle forme più comuni di conversione termo-chimica a temperatura me-dia. La biomassa originale è solitamente di tipo legnoso, ma possono impiegarsi anche altre fonti, ad esempio alcuni tipi di residui agricoli. È preferibile, comun-que, che si tratti di biomassa con basso contenuto di umidità.Il processo di conversione consiste nel dare inizio alla combustione della biomas-sa in presenza di una quantità molto limitata di aria: la scarsità di ossigeno im-pedisce che la combustione giunga al completamento. Si ottiene così un residuo solido che prende il nome di carbone vegetale. Rispetto al materiale originale, il carbone vegetale ha una maggior densità ener-getica e produce una quantità di fumo assai inferiore. È ideale per l’impiego in ambito domestico.



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gassificazione

Anche in questo caso si dà inizio alla combustione della biomassa (legnosa, di so-lito e preferibilmente secca) in un ambiente ove l’aria scarseggia. Rispetto al caso precedente, tuttavia, la quantità di ossigeno utilizzata è maggiore e la temperatura è più elevata (dell’ordine di 900-1000 °C). Il prodotto è un miscuglio gassoso combustibile (gas di sintesi o syngas), costituito principalmente da monossido di carbonio, idrogeno e metano. La composizione del syngas e, quindi, il suo potere calorifico dipendono dalla biomassa utilizzata.Le tecnologie di gassificazione disponibili sono molteplici: la scelta dipende dal-la qualità e dalla quantità della materia prima che si intende utilizzare.Rispetto alla biomassa originale, il syngas presenta numerosi vantaggi:

• è più versatile (in alcune applicazioni, lo si può utilizzare in luogo del gas naturale);

• è un combustibile adatto ai motori a combustione interna e alle turbine a gas; può quindi essere agevolmente impiegato per la produzione di energia elettri-ca, eventualmente congiunta con la produzione di calore (cogenerazione);

• ha un minor contenuto di impurità modesto; dà quindi luogo ad una minor emissione di sostanze inquinanti.

1.7.4. Processi biochimiciI processi biochimici sfruttano le caratteristiche biochimiche della biomassa e l’azione metabolica di organismi microbici per produrre combustibili gassosi e liquidi. Sono particolarmente adatti alla conversione di biomassa umida. I più importanti sono:

• digestione anaerobica• produzione di combustibili alcolici• produzione di biodiesel.

digestione anaerobica

La digestione di biomassa umida da parte di batteri in ambiente privo di ossi-geno (anaerobico) produce un gas combustibile chiamato biogas. La biomassa, generalmente ad alto contenuto di zuccheri, viene posta in un contenitore chiuso denominato digestore” e lasciata fermentare per alcuni giorni (il tempo di fer-mentazione dipende dalla temperatura che regna nel digestore). Ne risulta un miscuglio gassoso di metano e anidride carbonica. Il biogas prodotto dalla digestione anaerobica trova molteplici applicazioni:

• può alimentare motori endotermici facenti parte di gruppi di produzione elet-trica;



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• può utilizzarsi per produrre calore; • può, infine, impiegarsi per l’autotrazione, generalmente insieme con altri

combustibili.

All’interno del digestore rimane un residuo che prende il nome di digestato ed è un buon fertilizzante organico. La digestione anaerobica si è rivelata una tecnologia assai utile nel trattamento di scarti agroindustriali, come i residui di allevamenti bovini e suini, gli scarti di macellazione d altri ancora. Essa offre infatti il duplice beneficio di smaltire i rifiuti e di sfruttarne, ad un tempo, il contenuto energetico.

produzione di combustibili alcolici

Dalla biomassa possono prodursi combustibili liquidi alcolici, come etanolo e metanolo. Il primo si produce grazie alla fermentazione degli zuccheri contenu-ti nella biomassa; il secondo per distillazione del legno. Questi combustibili si possono utilizzare in forma pura o mescolati con altri, per l’autotrazione o per azionare macchine utensili.

produzione di biodiesel

Il biodiesel si ottiene a partire da oli vegetali o da grasso animale, grazie ad un pro-cesso noto come transesterificazione: gli oli si combinano con alcol (etanolo o me-tanolo) e si modificano chimicamente per formare esteri grassi, come l’estere etilico o metilico. Il biodiesel può essere impiegato come combustibile nei comuni motori. Tipicamente, viene utilizzato come additivo del gasolio, in proporzione variabile. I suoi vantaggi principali consistono nelle minori emissioni di inquinanti e di fumo, ed inoltre nell’odore meno pungente. I residui del processo contengono elevate quantità di sostanze nutrienti; trovano quindi impiego come mangimi per animali.

1.7.5. Processi meccaniciI processi meccanici consistono nella macinazione e nella spremitura di semi di piante oleaginose, al fine di trarne oli vegetali da impiegare come combustibili. Esempi di specie vegetali trattabili con processi meccanici sono la jatropha, la palma, il girasole, la colza, la soia.

1.7.6. Produzione di energia elettricaTra i vari prodotti intermedi in cui può trasformarsi la biomassa, l’energia elettri-ca si distingue per alcune caratteristiche che la rendono particolarmente vantag-giosa, non solo per l’utilizzo in proprio, ma anche per la vendita:

• trasportabilità



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• trasformabilità• misurabilità.

trasportabilità

Per trasportare a distanza energia elettrica è sufficiente un’infrastruttura – la rete elettrica – relativamente poco costosa e comunque già presente, e anzi ben diffusa, su tutto il territorio nazionale. Il costo energetico del trasporto si limita all’energia dissipata lungo la rete per effetto Joule, ed è quindi modesto. Modeste sono, di conseguenza, le emissioni di sostanze inquinanti e di gas serra che ne derivano.Altri prodotti intermedi richiedono infrastrutture più complesse e meno diffuse. Ad esempio, il biogas, preventivamente raffinato, può essere immesso nella rete di distribuzione del gas naturale e trasportato così a distanza: la rete gas, però, re-lativamente poco diffusa sul territorio, potrebbe presentare difficoltà di accesso.

trasformabilità

Trasformare l’energia elettrica in una forma direttamente utilizzabile è facile e sicuro: è sufficiente, ad esempio, un motore elettrico che la converta in energia meccanica. La semplicità di trasformazione è una caratteristica assai interessante per quanti intendano procurarsi energia senza essere costretti a dotarsi di appa-recchiature delicate come caldaie, serbatoi di gas combustibile, ecc. È evidente quindi la convenienza insita nell’impiegare biomasse per produrre energia elet-trica da destinare alla vendita.

misurabilità

Grazie alla disponibilità di contatori precisi, sicuri ed economici, la misurazione dell’energia elettrica è oggi assai agevole. Quanto ciò sia utile per le transazioni commerciali è questione su cui non occorre dilungarsi.

1.7.7. CogenerazioneLa produzione di energia elettrica può spesso accompagnarsi con profitto ad una contemporanea generazione di calore utile. Tale pratica, assai vantaggiosa per l’efficienza complessiva dell’impianto, prende il nome di cogenerazione. Lungi dall’essere limitata al mondo delle biomasse, essa sta riscuotendo sempre mag-gior successo anche nel caso di impiego di combustibili fossili. La ragione è semplice: praticando una corretta cogenerazione si riesce a risparmiare il 20-30% (e anche più) del combustibile.In che cosa consiste, dunque, la cogenerazione?Quando si produce energia elettrica per via di combustione, è impossibile uti-lizzare completamente tutta l’energia contenuta nel combustibile. Una parte si-gnificativa di tale energia viene solitamente dissipata sotto forma di calore. Ad



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esempio, i gas di scarico di un gruppo elettrogeno hanno una temperatura elevata e contengono dunque una certa quantità energia sotto forma di calore. Tale ener-gia trae origine dal combustibile, ma non trova un impiego utile: viene invece rilasciata insieme con i gas stessi nell’atmosfera. Questa e altre quantità di calore, però, possono in alcuni casi essere recuperate e utilizzate, anziché dissipate. Si ha allora una doppia produzione di energia utile: l’elettrica e, appunto, il calore. Si ha, insomma, la cogenerazione.Naturalmente, ciò è possibile soltanto se si verificano alcune condizioni. La prin-cipale è che vi sia, in prossimità dell’impianto, un fabbisogno di calore; potrà trattarsi di un processo industriale che richiede energia termica, o semplicemente di un edificio che, occupato da persone, ha bisogno di essere riscaldato. E gli esempi potrebbero moltiplicarsi. Come valutare la qualità di un impianto di cogenerazione? Se il suo beneficio principale è il risparmio di combustibile, la qualità sarà tanto più elevata quanto maggiore tale risparmio. Lo si esprime, in termini percen-tuali, mediante un indice numerico che prende il nome di PES (Primary Energy Savings index); le modalità per il calcolo del PES (calcolo da effettuarsi anno per anno) sono stabilite dal decreto 4 agosto 2011 del Ministro dello Sviluppo Economico, di concerto con il Ministro dell’Ambiente e della Tutela del Terri-torio e del Mare.Il gestore dell’impianto, che si vede ridotta drasticamente la spesa per combu-stibile, è evidentemente il primo beneficiario della cogenerazione. Non l’unico, però: minor consumo di combustibile significa minori emissioni nell’atmosfera di sostanze inquinanti e di gas serra. A ben guardare, allora, i benefici della co-generazione riguardano l’intera collettività. Ciò spiega gli incentivi che la leg-ge concede alla Cogenerazione ad Alto Rendimento (CAR): alla cogenerazione, cioè, che raggiunga, col suo indice PES, almeno un dato valore minimo.

1.7.8. Co-combustioneAbbiamo già accennato al fatto che i costi da affrontare per raccogliere la biomas-sa (residui agricoli in campo, ad esempio) possono essere così elevati da renderne non conveniente l’utilizzo a fini energetici. Può talvolta accadere che sia disponibile, in un dato sito, biomassa a costi ra-gionevoli, ma in quantità assai modesta. In questi casi, un impianto elettrico che utilizzi esclusivamente la biomassa non può giustificarsi economicamente, per piccola che sia la sua potenza. Si può allora ricorrere alla co-combustione: l’impianto produce energia elettrica non a partire dalla sola biomassa, ma utilizzando quest’ultima insieme con un combustibile di altro genere, come il carbon fossile. In questo modo, la potenza dell’impianto, non più condizionata dalla quantità di biomassa disponibile, può



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essere scelta in modo economicamente conveniente: la possibilità di approvvi-gionare il combustibile sarà comunque garantita.La co-combustione si rivela una soluzione interessante anche nel caso in cui si disponga già di un impianto di produzione elettrica, e si intenda utilizzarlo anche per sfruttare biomassa: apportare all’impianto le necessarie modifiche è spesso meno oneroso che non realizzarne uno nuovo.


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2. Produzione di energia da biomasse di origine agricola: gli incentivi di legge

2.1. Generalità Riassumiamo in questo capitolo i principali contenuti della legislazione in mate-ria di incentivazioni alla produzione di quella che potremmo chiamare agroener-gia elettrica: l’energia elettrica, vogliamo dire, prodotta a partire da biomasse di origine agricola.Per una informazione più dettagliata rimandiamo ai testi dei singoli provvedi-menti.

2.2. Il decreto legislativo 3 marzo 2011, n. 28 Il D.Lgs. 3 marzo 2011, n. 28 (che indicheremo nel seguito come “decreto legi-slativo”) definisce il nuovo regime di sostegno all’energia prodotta a partire da fonti rinnovabili, regime basato sulla semplificazione e sulla stabilità nel tempo, oltre che, naturalmente, sull’efficacia e sull’efficienza. Altri criteri ispiratori sono la salvaguardia degli investimenti effettuati, la propor-zionalità agli obiettivi. Importante anche la flessibilità, indispensabile per tener conto dell’evoluzione tecnologica.Si è voluta evitare qualsiasi contrapposizione con i sistemi di incentivazione già in atto: è stata quindi curata in modo particolare l’armonizzazione tra il nuovo regime e il vecchio, anche attraverso un riordino di quest’ultimo. Oggetto del decreto legislativo è l’energia proveniente da fonti rinnovabili non fossili: tra tali fonti, interessano qui in particolare la biomassa, i gas residuati dai processi di depurazione e il biogas.L’incentivazione riguarda i soli impianti che, alimentati da fonti rinnovabili, sono entrati in esercizio dopo il 31 dicembre 2012. Il suo scopo è remunerare equamen-te sia i costi sostenuti dal produttore per realizzare l’impianto sia quelli sostenuti per farlo funzionare. Non sono invece remunerate le spese per la manutenzione ordinaria né quelle sostenute per adempiere a prescrizioni di legge. Il decreto legislativo si prefigge infatti di incentivare le sole iniziative non obbligatorie, le quali, diversamente, non verrebbero forse intraprese.



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Dall’incentivazione sono esclusi gli impianti che fruiscono già di altri benefici, almeno finché questi non siano cessati. Il periodo di incentivazione, che inizia con l’entrata in esercizio dell’impianto, prosegue per tutta la sua vita utile, la cui durata è stabilita convenzionalmente. Per gli impianti alimentati da biomasse o da biogas, la durata convenzionale di vita utile è pari a vent’anni.Per tutto il periodo di incentivazione, l’ammontare dell’incentivo si mantiene costante.All’incentivazione hanno diritto gli impianti nuovi, quelli integralmente ricostru-iti e quelli sottoposti ad un intervento di aumento della producibilità. In quest’ul-timo caso, l’incentivo si applica alla sola producibilità aggiuntiva.Incentivati anche, sebbene in misura minore, gli impianti oggetto di rifacimen-to, totale o parziale; occorre però che prima dell’intervento siano già trascorsi almeno i due terzi della vita utile dell’impianto. Nel caso di rifacimento, inoltre, l’incentivo viene attribuito per contingenti di potenza e non può comunque supe-rare il 25% (rifacimento parziale) o il 50% (rifacimento totale) di quello spettante alla produzione da impianti nuovi. Se si tratta di alimentazione con biomassa, tali valori divengono rispettivamente l’80% e il 90%.Incentivi specifici sono previsti per quegli impianti che utilizzano tecnologie avanzate, non ancora competitive sul piano commerciale. Quanto alle modalità per il calcolo e l’assegnazione dell’incentivo, il trattamento è diverso per gli impianti di potenza inferiore ad un dato valore (li chiamere-mo, per comodità, impianti “piccoli”) e per quelli di potenza superiore (impianti “grandi”).Il valore di soglia tra gli uni e gli altri è stato stabilito con un successivo decreto ed è pari, nei casi che qui interessano, a 5 MW.Per gli impianti “piccoli” il valore dell’incentivo è quello applicabile alla data di entrata in esercizio; dipende dalla fonte impiegata e dallo scaglione di potenza in cui l’impianto ricade. Agli impianti “grandi” l’incentivo viene assegnato tramite aste al ribasso gestite dal GSE. Le aste sono relative a un contingente di potenza per ciascuna fonte o tipo di impianto.I valori a base d’asta vengono quindi scelti, tra l’altro, in base al tipo e alla tec-nologia degli impianti. Inoltre, per garantire un trattamento equo, si tiene conto degli incentivi fissati per gli impianti piccoli e in particolare dell’ultimo scaglione di potenza.In ogni caso, l’incentivo non può essere inferiore ad un dato valore minimo, tale da soddisfare le esigenze di rientro degli investimenti.Sono previste misure che garantiscano l’effettiva realizzazione degli impianti: i progetti devono rispondere ad alcuni requisiti minimi; i soggetti partecipanti devono dimostrare di possedere una ragionevole solidità finanziaria; infine, i pro-


Produzione di energia da biomasse di origine agricola: gli incentivi di legge cap 2

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getti che risultano vincitori devono essere realizzati ed entrare in servizio entro un termine fissato.Le modalità di dettaglio per l’attuazione del sistema di incentivazione sono de-mandate a successivi decreti del Ministro dello sviluppo economico, basati, ov-viamente, sulle disposizioni che abbiamo esaminato fin qui. Tali decreti discipli-nano, tra l’altro:

• gli obiettivi di potenza da installare, per ciascuna fonte e per ciascun tipo di impianto;

• i valori degli incentivi per gli impianti piccoli entrati in esercizio dal 2013 in poi;

• gli incentivi da assumere come base per le aste relative agli impianti “grandi”;• lo svolgimento delle aste da parte del GSE; • l’aggiornamento triennale degli incentivi;• la transizione dal vecchio regime di incentivazione al nuovo; in particolare,

per gli impianti che hanno diritto ai certificati verdi, la sostituzione di questi ultimi con un incentivo analogo a quello per gli impianti piccoli (sostituzione che riguarda gli anni successivi al 2015).

Che ne è degli impianti alimentati da fonti rinnovabili entrati in esercizio prima del 31 dicembre 2012? La loro produzione elettrica continua ad essere incentivata secondo una disciplina precedente, ma con alcune modifiche. A questo proposito, va ricordato che la quota di energia soggetta all’obbligo dei certificati verdi (cfr. il D.Lgs. 16 marzo 1999, n. 79) viene progressivamente ri-dotta, fino ad annullarsi nel 2015. Ciò potrebbe dar luogo ad un eccesso di offerta sul mercato: i produttori da fonti rinnovabili i quali, a titolo di incentivazione, ricevono certificati verdi potrebbero trovare difficoltà nel venderli. Per far fronte a questa circostanza, il decreto legislativo conferisce ai produttori, fino al 2015, il diritto di vendere al GSE gli eventuali certificati verdi in eccesso rispetto alla domanda.Quanto, invece, alle tariffe onnicomprensive, sono confermati i valori fissati dalla normativa precedente (per gli impianti, rammentiamo, entrati in esercizio prima del 31 dicembre 2012).Accenniamo, infine, alle misure a favore di quegli impianti che hanno beneficia-to, in passato, di incentivi per le fonti rinnovabili, ma il cui periodo di incentiva-zione è ormai trascorso. Privi di sostegno, tali impianti rischierebbero di risultare poco competitivi sul mercato elettrico e di essere quindi costretti a sospendere la produzione.Per evitare dunque la perdita di produzione rinnovabile, il decreto legislativo dà mandato all’Autorità per l’energia elettrica e il gas di definire un sistema di prezzi


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