CremonaFiere – BioEnergy Village POR-FESR 2014-2020 ASSE 1 – Ricerca e innovazione Riconversione a biometano di impianti agricoli a biogas: costi, incentivi e fattori critici Il biogas negli allevamenti dopo il 2017: biometano, digestato, produzione elettrica Giovedì 26 ottobre 2017 CremonaFiere – BioEnergy Village   Claudio Fabbri Sergio Piccinini

Dal Biogas al Biometano Metano (CH4) Biossido di carbonio (CO2) Acqua (H2O) Idrogeno solforato (H2S) Ossigeno (O2) Azoto (N2) Ammoniaca (NH3) Silossani ((R2SiO)n) Polveri Pulizia Upgrading Biometano Biocarburante Biogas grezzo Biogas pulito Produzione EE + ET

Tecniche di Upgrading Il mercato è pronto ad offrire tante tecniche, differenti per costo di installazione, performance, consumi energetici, modularità, scalarità, affidabilità…. Tutte si basano su alcuni concetti base: Ingombro sterico delle molecole Affinità chimica con carrier Solubilità Tensione di vapore

Monitoraggio CRPA Impianto pilota upgrading c/o impianto biogas agrozootecnico (MO) Produttore Biometano Estense Compressore a vite bistadio 75 kW. Membrane Air Products. Configurazione a uno o a due stadi. Biogas in ingresso: 312 Sm3 Biometano dal 1°stadio: 171 Sm3 Off Gas dal 1°stadio: 141 Sm3 Biometano dal 2°stadio: 130 Sm3 Off Gas dal 2°stadio: 41 Sm3

Monitoraggio CRPA Impianto pilota upgrading c/o impianto biogas agrozootecnico (MO) Gas campionato (14 bar) CH4 CO2 O2 H2 H2S N2   % mg/Sm3 Biogas in ingresso al sistema di upgrading 53,5 44,1 0,54 0,006 275 1,9 Biometano dopo uno stadio di filtrazione 84 12,9 0,63 <0,001 96,4 2,5 Biometano dopo due stadi di filtrazione 97,5 0,89 0,31 17,7 1,3

Biometano in Europa In Italia ci sono 7 impianti pilota/dimostrativi (Fonte EBA)

Biogas in Italia (2016) Fonte elaborazione dati TERNA, 2016 La grande spinta allo sviluppo del settore dettata dalla TO 280 €/MWh non è proseguita con il decreto 6 luglio 2012. Solo 85 MW installati negli ultimi 4 anni

Quanto sono affidabili gli impianti biogas? Fonte elaborazione dati TERNA, 2016 La bassa affidabilità apparente degli anni precedenti al 2015 (4.500 h/a) era dettata prevalentemente dallo squilibrio dei nuovi impianti non ancora entrati in produzione rispetto agli impianti in esercizio. Oggi: 7.300 h/a per gli impianti con colture energetiche e 5.050 h/a con effluenti

Cosa facciamo oggi e cosa possiamo fare domani? In un trend di forte riduzione della produzione nazionale di GN, oggi il settore stà producendo il 3,5% del GN consumato in Italia. Considerando la potenzialità produttiva ad oggi non sfruttata, gli impianti esistenti potrebbero produrre ulteriori 0,7 Gm3/a, per arrivare a 3,3 Gm3/a.

Stima indicativa e prudenziale del potenziale dal settore agro-industriale ed agro-zootecnico Materia prima Quantità (t/anno) Deiezioni animali 130.000.000 (t/anno) Scarti agro-industria 5.000.000 (t/anno) Fanghi di depurazione 3.500.000 (t/anno) FORSU 10.000.000 (t/anno) Residui colturali 8.500.000 (t/anno) Colture energetiche 400.000 ettari Circa 8 miliardi standard metri cubi annuali Di cui circa 2,6 miliardi standard metri cubi annuali già prodotti

Il biogas/biometano per stabilizzare la rete elettrica Di fronte ad una crescita sempre più importante delle FER NON programmabili (sole e vento) la stabilizzazione della rete con sistemi «programmabili» diventa fondamentale. Il biometano ha questa caratteristica: il processo può essere modulato e la produzione stoccata. Oltre alla produzione partendo da carbonio biogenico, il settore ha ancora un grande potenziale inespresso rappresentato dalla metanazione della CO2 con H2 rinnovabile (PowerToGas – P2G). Un anello determinante per l’interconnessione delle reti energetiche nazionali.

…. E non solo biocarburanti

Produrre biometano …… e’ come produrre biogas, MA Il nuovo decreto definisce l’uso come «Biocarburante» Durata incentivo: 20 anni o durata incentivo esistente + 10 anni con max 20 anni Valore del CIC: 375 €, equivalente a 32,25 €/MWh th ovvero 0,333 €/Sm3 Valore attuale metano sul mercato: 0,2-0,25 €/Sm3 Valore della produzione: 0,333x2+0,22=0,88 €/Sm3 Double counting: biomasse residuali e materie cellulosiche di origine non alimentare danno diritto a doppio CIC Conversione impianti esistenti: rinuncia al 30% del fatturato medio aziendale in cambio di produzione senza limitazioni a biometano Coesistenza per TO anche con biomasse diverse da quelle stabilite per double counting Mercato: vendita diretta con distributore o rete o carri, ritiro dedicato GSE. Molecola nella disponibilità del produttore Incentivi aggiuntivi per nuovo distributore e liquefazione

Costi di produzione biogas ad elettrico Caso virtuoso Parametro Caso virtuoso Caso a cereali Biomasse Effluenti + sottoprodotti Cereali insilati Investimenti Maggiori per dimensioni e utilities Minori per semplicità costruttiva Manutenzioni Maggiori per rotture e complessità impianto Standard Autoconsumi 10-13% 7-8% Costo produzione (€/Sm3) 0,55±0,15 0,67±0,1 Valore biometano con double counting (€/Sm3) 0,85-0,90 Caso a cereali A seconda della tipologia di impianto e dei costi di produzione la convenienza a produrre biometano può cambiare in modo considerevole, ma in linea di massima vi sono i margini per impostare un progetto

Quanto possono produrre gli impianti esistenti/nuovi Elementi di progettazione importanti: Tipologia di biomasse: la complessità strutturale delle sostanza organica influenza la cinetica di processo; Volume utile disponibile: aiuta ad utilizzare prodotti a base fibrosa e/o basso contenuto idrico Carico organico Volumetrico: è funzione dei sistemi di miscelazione Flessibilità gestionale: pluralità di sistemi di carico e interconnessioni fra digestori Disponibilità termica per la termostatazione dei digestori, maggiore con sottoprodotti umidi Principali problematiche da affrontare: Connessione alla rete: distanza, specie e profilo di portata della rete. Il costo può andare da 0 € fino a 2 milioni di euro Trasporto con carro bombolaio compresso o liquefatto: costi maggiori ma con il GNL valore aggiunto nel consumo. Autoconsumi elettrici per upgrading: prodotti a biogas o a metano? Dipende dal costo di produzione del metano con le matrici disponibili

CRPA e la Ricerca Industriale E’ un laboratorio dedicato alla Ricerca Industriale Rete Alta Tecnologia della Regione Emilia-Romagna Sezione AMBIENTE ed ENERGIA

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CremonaFiere – BioEnergy Village POR-FESR 2014-2020 ASSE 1 – Ricerca e innovazione Grazie per l'attenzione Claudio Fabbri c.fabbri@crpa.it Il biogas negli allevamenti dopo il 2017: biometano, digestato, produzione elettrica Giovedì 26 ottobre 2017 CremonaFiere – BioEnergy Village gobiom.crpa.it gobiom@crpa.it