1. Dipartimento di Scienze Agrarie (Dip.S.A.) – Università di Bologna
Donatella Banzato, Alessandro Ragazzoni
Produzione di energia
rinnovabile in agricoltura
Il caso del biogas e le esperienze italiane

2. Parte 1
PREMESSA
Parte 3
IMPIANTO DI BIOGAS: DIMENSIONAMENTO AZIENDALE
Parte 4
RICAVI E COSTI PER GLI IMPIANTI BIOGAS
Indice della presentazione
Parte 2
BIOGAS: CARATTERISTICHE E SITUAZIONE IN EUROPA E IN ITALIA
Parte 5
ALCUNE RIFLESSIONI CONCLUSIVE

3. PREMESSA
Parte 1

4. - EFFICIENZA:Riduzione entro il 2020 del consumo
energetico del 20%
- PRODUZIONE: Raggiungimento di una quota pari al
20% di energia da FER (Fonti di Energia Rinnovabile) sul
consumo totale
- RIDUZIONE: Contenimento delle emissioni in atmosfera
ancora del 20%.
E’ il cosiddetto principio “20-20-20” da
raggiungere entro il 2020
Il recente “Piano d’azione Ue per l’efficienza energetica (2007-2012)”
fissa alcuni obiettivi per i Paesi dell’Unione Europea
EFFICIENZA
+ 20%
PRODUZIONE
+ 20%
RIDUZIONE
- 20%
Premessa

5. Negli ultimi anni, a livello mondiale, si è registrato un crescente interesse per la tutela dell’ambiente; preoccupa il destino
dell’azoto contenuto negli effluenti zootecnici.
Annualmente si producono circa 180 milioni di ton/a di liquami animali da una consistenza di circa 15/18 milioni di capi
bovini e suini
Foto: Emissioni di ammoniaca nella pianura padana
Premessa
Fonte: ESA ( European Space Agency)
MAGGIOR FONTE
EUROPEA DI
EMISSIONE DI
AMMONIACA
NELL’ATMOSFERA

6. Patrimonio bovino e bufalino in Italia: anno 2010
Il patrimonio bovino e bufalino italiano, è
concentrato principalmente in quattro regioni:
Lombardia, Veneto, Piemonte ed Emilia
Romagna, le cosidette regioni Padano- Venete.
Nell’insieme rappresentano il 61,3% dell’intera
popolazione bovina italiana, con al primo posto la
Lombardia con quasi il 25% dell’intero patrimonio
nazionale.
REGIONE Capi (n) % SAU Capi/ha
Piemonte 818.576 13,56 1.048.350,45 0,78
Valle d'Aosta 32.953 0,55 55.384,41 0,59
Lombardia 1.493.766 24,75 984.870,55 1,52
Liguria 14.192 0,24 43.033,35 0,33
Trentino Alto Adige 357.868 5,93 761.005,84 0,47
Veneto 828.960 13,73 806.319,31 1,03
Friuli Venezia Giulia 90.614 1,50 219.909,72 0,41
Emilia Romagna 559.616 9,27 1.066.773,17 0,52
Toscana 94.072 1,56 755.295,11 0,12
Umbria 60.926 1,01 327.868,41 0,19
Marche 60.270 1,00 473.063,85 0,13
Lazio 279.310 4,63 648.472,52 0,43
Abruzzo 78.669 1,30 449.988,65 0,17
Molise 48.612 0,81 196.527,69 0,25
Campania 443.372 7,35 547.464,53 0,81
Puglia 174.384 2,89 1.280.875,86 0,14
Basilicata 90.593 1,50 512.280,88 0,18
Calabria 99.250 1,64 551.404,94 0,18
Sicilia 337.115 5,58 1.384.043,04 0,24
Sardegna 252.071 4,18 1.152.756,54 0,22
TOTALE ITALIA 6.036.294 100,00 12.885.185,90 0,47
Regioni Padane 61,3%
Altre Regioni 38,7%
Fonte: Nostra elaborazione dati ISTAT 6 censimento generale
dell’agricoltura
Situazione attuale nella Pianura Padano Veneta

7. Patrimonio suino in Italia: anno 2010
Il patrimonio suino italiano, è concentrato
anch’esso nelle quattro regioni padano-venete:
Lombardia, Veneto, Piemonte ed Emilia
Romagna.
Esse rappresentano l’84,76% dell’intera
popolazione suina italiana, e la sola Lombardia
ben il 50%.
Regioni Padane 84,76%
Altre Regioni 15,24%
REGIONE Capi (n) % SAU Capi/ha
Piemonte 1.108.894 11,49 1.048.350,45 1,06
Valle d'Aosta 212 0,002 55.384,41 0,004
Lombardia 4.854.797 50,32 984.870,55 4,93
Liguria 972 0,01 43.033,35 0,02
Trentino Alto Adige 20.238 0,21 761.005,84 0,03
Veneto 930.728 9,65 806.319,31 1,15
Friuli Venezia Giulia 252.116 2,61 219.909,72 1,15
Emilia Romagna 1.283.280 13,30 1.066.773,17 1,20
Toscana 147.771 1,53 755.295,11 0,20
Umbria 189.681 1,97 327.868,41 0,58
Marche 201.906 2,09 473.063,85 0,43
Lazio 77.171 0,80 648.472,52 0,12
Abruzzo 94.897 0,98 449.988,65 0,21
Molise 22.733 0,24 196.527,69 0,12
Campania 94.047 0,97 547.464,53 0,17
Puglia 24.457 0,25 1.280.875,86 0,02
Basilicata 84.838 0,88 512.280,88 0,17
Calabria 51.209 0,53 551.404,94 0,09
Sicilia 49.277 0,51 1.384.043,04 0,04
Sardegna 169.278 1,75 1.152.756,54 0,15
TOTALE ITALIA 9.648.383 100,00 12.885.185,90 0,75
Fonte: Nostra elaborazione dati ISTAT 6 censimento generale
dell’agricoltura
Situazione attuale nella Pianura Padano Veneta

8. BIOGAS: CARATTERISTICHE E
SITUAZIONE IN EUROPA E IN ITALIA
Parte 2

9. Il biogas viene prodotto dalla biodegradazione della
sostanza organica presente nelle biomasse, in
condizioni di anaerobiosi (assenza di ossigeno).
Il processo coinvolge un consorzio di batteri
altamente specializzati, tra cui i batteri metanigeni,
che trasformano i composti generati nelle diverse
reazioni biologiche, in metano.
Le reazioni biologiche avvengono all’interno di un
digestore, dove sono ricreate le condizioni ottimali
per la buona riuscita dell’intero processo,
fondamentalmente:
• assenza di ossigeno (ambiente anaerobico)
• temperatura: 30-40°C (sistemi mesofili); 40-55°C
(sistemi termofili)
• ambiente neutro (pH compreso tra 6,7-7,4)
• elevata umidità del substrato (> 50%)
• rapporto carbonio/azoto compreso tra 20-40
• durata del processo digestivo:
- batteri mesofili = 15-40 giorni
-batteri termofili = 20-25 giorni
Come si produce il biogas

10. Le biomasse per la produzione di biogas
Le matrici impiegate per la produzione di biogas (substrati) sono biomasse ricche in sostanza organica.
Tradizionalmente i substrati utilizzati sono stati gli effluenti zootecnici. Oggi l’impiego anche di altre
biomasse (co-digestione) con una maggiore densità energetica, quali colture dedicate e residui organici,
consente di aumentare la produzione energetica e l’efficienza complessiva degli impianti.

11. Origine della biomassa
Colture agricole dedicate (insilato di mais, sorgo, triticale ecc.)
Reflui zootecnici (liquame e letame suino o bovino, pollina)
Sottoprodotti (reflui enologici, lattiero caseari, agro-alimentari ad alta concentrazione)
Frazione organica da Rifiuti Solidi Urbani (FORSU)
Colture agricole dedicate
Reflui zootecnici
Miscela di prodotti (colture dedicate e reflui)
Impianti in aree rurali
Le biomasse per la produzione di biogas

12. Effluenti zootecnici
Le biomasse per la produzione di biogas

13. Biomasse agricole
Le biomasse per la produzione di biogas

14. Sottoprodotti agro-alimentari

15. Tecnologie per la produzione di energia da biogas
Digestato
Colture
dedicate
Reflui
zootecnici
Cogenerazone
energia
elettrica e
termica
Biogas

16. Il processo di produzione energetica: similitudini

17. L’impiego del biogas

18. Produzione di biogas in Europa nel 2011
TOTALE EU:
10.086 ktep (118 TWh)
Fonte: CRPA

19. 994 Impianti biogas
Circa 750 MWe installati
Impianti di biogas agro-zootecnici in Italia al 31/12/2012
Fonte: censimento CRPA
Solo effluenti zootecnici (liquame
suino e/o bovino)
Effluenti zootecnici + sottoprodotti
agroindustriali + colture dedicate
Effluenti zootecnici + colture dedicate
Effluenti zootecnici + sottoprodotti
agroindustriali
Colture dedicate e/o sottoprodotti
agroindustriali

20. Impianti di biogas agro-zootecnici in Italia al 31/12/2012
Fonte: censimento CRPA
Numero impianti Potenza elettrica (MW) kW/impianto
Abruzzo 13 1,3% 10,7 1,5% 822
Basilicata 6 0,6% 1,9 0,3% 318
Calabria 6 0,6% 3,2 0,5% 537
Campania 7 0,7% 5,4 0,8% 767
Emilia-Romagna 143 14,4% 110,2 15,9% 771
Friuli 69 6,9% 47,9 6,9% 694
Lazio 9 0,9% 6,6 1,0% 736
Lombardia 374 37,6% 271,0 39,0% 724
Marche 14 1,4% 10,3 1,5% 739
Piemonte 106 10,7% 75,4 10,9% 711
Puglia 6 0,6% 2,6 0,4% 437
Sardegna 12 1,2% 5,4 0,8% 454
Toscana 23 2,3% 18,9 2,7% 823
Umbria 14 1,4% 8,8 1,3% 632
Val d’Aosta 1 0,1% 0,1 0,0% 50
Veneto 151 15,2% 107,8 15,5% 714
Trentino Alto Adige 38 3,8% 5,7 0,8% 151
Molise 2 0,2% 2,0 0,3% 999
Non disponibile (stima) --- --- 62,4 -- ---
TOTALE
COMPLESSIVO
994 100,0% 756,4 100,0% 761

21. Impianti di biogas agro-zootecnici per età d’installazione
Fonte: dati CRPA
Andamento del numero di impianti costruiti per annualità: nel grafico sono stati riportati i dati ripartiti per
classe di potenza e totale.

22. Esempi di impianti a biogas per la produzione di energia elettrica

23. IMPIANTO DI BIOGAS:
DIMENSIONAMENTO AZIENDALE
Parte 3

24. Prima di intraprendere il complicato iter burocratico relativo alla realizzazione di un impianto di
Biogas in Italia, è importante eseguire una prima analisi sulle caratteristiche minime che deve
possedere l’azienda agro-zootecnica per poter avviare un impianto di digestione anaerobica
economicamente sostenibile, analizzando nel dettaglio:
- l’indice di conversione della biomassa in biogas ed energia elettrica;
- stima dei fabbisogni unitari per la produzione di energia elettrica (1 kW)
- stima dei capi necessari per l’installazione di 1 kW di potenza
Ai fini dello studio si è ritenuto di primaria importanza fornire delle linee guida utili per
inquadrare «l’azienda tipo» dove poter realizzare un impianto di biogas senza dover
aggiungere costi al bilancio aziendale per il reperimento della materia prima.
Scelta dell’azienda «tipo»

25. FONTI AGRICOLE E ZOOTECNICHE
Sostanza
secca
Incidenza
s.s.o.
Biogas Quantità
biogas Energia elettrica
(%) (%) (m3/kg SSO) (m3) (KWh/t)
Reflui zootecnici
LIQUAME SUINO 5,00% 90,00% 0,45 20,25 36,45
LIQUAME BOVINO 7,50% 85,00% 0,40 25,50 45,90
REFLUO AVICOLO 15,00% 75,00% 0,50 56,25 101,25
Prodotto di scarto agro-industria
RIFIUTI ORTOFRUTTICOLI 15,00% 76,00% 0,40 45,60 82,08
SIERO DI LATTE 5,00% 86,00% 0,70 30,10 54,18
SCARTI DI MACELLAZIONE 14,00% 90,00% 0,80 100,80 181,44
Prodotto dedicato
PAGLIA 85,00% 75,00% 0,35 223,13 401,63
INSILATO D'ERBA 33,00% 95,00% 0,58 181,83 327,29
INSILATO DI SORGO 30,00% 90,00% 0,60 162,00 291,60
INSILATO DI MAIS 32,00% 95,00% 0,60 182,40 328,32
Indici di conversione delle principali fonti agro-zootecniche in biogas ed in energia elettrica
Fonti: Euromatic Energia, 2006
Scheda 1

26. FONTI AGRICOLE E ZOOTECNICHE Quantità biogas Energia elettrica Produzione Fabbisogno
(m3/capi/ha) (20 ore*350 giorni)
(m3) (kWh/t) (unità) (unità/kW)
Reflui zootecnici
LIQUAME SUINO 20,25 36,45 1,00 192,04
LIQUAME BOVINO 25,50 45,90 1,00 152,51
Prodotto di scarto agro-industria
RIFIUTI ORTOFRUTTICOLI 45,60 82,08 1,00 85,28
POLPA DI PATATE 66,83 120,29 1,00 58,20
SCARTI DI MACELLAZIONE 100,80 181,44 1,00 38,58
Prodotto dedicato da colture agricole
PAGLIA (circa il 70% della granella) 223,13 401,63 2,10 8,30
INSILATO D'ERBA 181,83 327,29 40,00 0,53
INSILATO DI SORGO 162,00 291,60 45,00 0,53
INSILATO DI MAIS 182,40 328,32 55,00 0,39
Stima dei fabbisogni unitari per la produzione di energia elettrica (1 kW)
Ton
Ton
Ettari
Fonti: Nostra elaborazione su dati Euromatic Energia, 2006
Scheda 2

27. Il numero di capi necessario per la gestione di 1 kW di potenza è molto variabile in relazione a:
- tipo di stabulazione;
- caratteristiche e destinazione dell’animale;
- tipo di dieta;
- concentrazione refluo.
Fonte: Nostra elaborazione
Stima dei capi necessari per l’installazione di 1 kW di potenza
Scheda 3

28. Esempio azienda A : 100 kW
1) CARATTERISTICHE DELL’AZIENDA
Numero di ettari dedicati alla produzione energetica (ettari) 0,00
Numero di capi (bovini da latte) Circa 480
Produzione media liquame da bovino adulto (t/capo/anno) 10,2
Produzione totale liquame bovino (t/anno) Circa 4.896
Produzione media letame da bovino adulto (t/capo/anno) 15,7
Produzione totale letame bovino (t/anno) Circa 7.536
Impianto a biogas con potenza nominale installata 100 kW
Impianto a biogas con potenza nominale installata pari a 100 kW el alimentato esclusivamente con
reflui zootecnici.

29. Esempio azienda B: 300 kW
1) CARATTERISTICHE DELL’AZIENDA
Numero di ettari dedicati alla produzione energetica (mais) 24,00
Numero di capi (bovini da carne) Circa 980
Produzione media liquame da bovino adulto (t/capo/anno) 22,161
Produzione totale liquame bovino (t/anno) Circa 21.718
Numero di capi (suini) Circa 6.000
Produzione media liquame da suino adulto (t/capo/anno) 3,0
Produzione totale liquame suino (t/anno) Circa 18.000
Impianto a biogas con potenza nominale installata 300 kW
Impianto a biogas con potenza nominale installata pari a 300 kW el alimentato con reflui zootecnici
e mais (20% DEL TOTALE).

30. Esempio azienda C: 600 kW
1) CARATTERISTICHE DELL’AZIENDA
Numero di ettari dedicati alla produzione energetica (ettari) 71,00
Numero di capi (bovini da latte) Circa 2.000
Produzione media liquame da bovino adulto (t/capo/anno) 10,2
Produzione totale liquame bovino (t/anno Circa 20.400
Produzione media letame da bovino adulto (t/capo/anno) 15,7
Produzione totale letame bovino (t/anno) Circa 31.400
Impianto a biogas con potenza nominale installata 600 kW
Impianto a biogas con potenza nominale installata pari a 600 kW el alimentato con reflui zootecnici
e mais (30% DEL TOTALE).

31. RICAVI E COSTI PER GLI IMPIANTI
BIOGAS
Parte 4

32. INFORMAZIONI DI BASE TARIFFA INCENTIVANTE BASE
2013
PER 20 ANNI
Tipologia di dieta utilizzata Potenza
kW €/kWh
Prodotti di origine biologica
1<P≤300 0,180
301<P≤600 0,160
600<P≤1.000 0,140
1.000<P≤5.000 0,104
P>5.000 0,091
Sottoprodotti di origine biologica
1<P≤300 0,236
301<P≤600 0,206
600<P≤1.000 0,178
1.000<P≤5.000 0,125
P>5.000 0,101
Fonte: Nostra elaborazione dell’allegato 1 del D.M. 06 luglio 2012
Ricavi: Tariffe incentivanti
Per gli impianti entrati in esercizio fino al 31/12/2012, la tariffa incentivante prevista dallo Stato Italiano era fissata in
0,28€/kWh per 15 anni.
A partire dal 01/01/2013, a seguito del nuovo DM 7 luglio 2012 , le nuove tariffe incentivanti sono state distinte in base alla
potenza installata e alla tipologia di dieta utilizzata per alimentare l’impianto.

33. INFORMAZIONI DI BASE PREMI AGGIUNTIVI
Tipologia di dieta
utilizzata
Potenza
Cogeneratore ad
alto rendimento
(Art.8 c.8) (*)
Cogeneratore ad
alto rendimento
abbinato al
teleriscaldamento
(Art.8 c.8) (*)
Riduzione
delle emissioni
di gas a effetto
serra (**)
(Art. 8 c.6)
Riduzione delle
emissioni
inquinanti (***)
(Art.8 c.7)
kW €/kWh €/kWh €/kWh €/kWh
Prodotti di origine
biologica
1<P≤300 0,040 --- --- 0,030
301<P≤600 0,040 --- --- 0,030
600<P≤1.000 0,040 --- --- 0,030
1.000<P≤5.000 0,040 --- 0,010 0,030
P>5.000 0,040 --- --- 0,030
Sottoprodotti di
origine biologica
1<P≤300 0,010 0,040 --- 0,030
301<P≤600 0,010 0,040 --- 0,030
600<P≤1.000 0,010 0,040 --- 0,030
1.000<P≤5.000 0,010 0,040 0,010 0,030
P>5.000 0,010 0,040 --- 0,030
(*) Premi non cumulabili tra di loro
(**) L’esercizio degli impianti dà luogo ad una riduzione delle emissioni di gas a effetto serra rispetto a valori obiettivo, tali valori, così come le modalità
con cui verificarne il rispetto saranno individuate tramite un Decreto da emanare.
(***) Nell’art.281, comma 5 del D.Lgs 152/2006 sono stabilite le modalità con le quali le competenti agenzie Regionali e Provinciali verificano e
comunicano al Gse il rispetto delle condizioni per l’accesso al premio
Fonte: Nostra elaborazione dell’allegato 1 del D.M. 06 luglio 2012
Ricavi: Premi per efficienza energetica

34. In un processo
cosiddetto “umido”, la
fermentazione è eseguita
in presenza di una
matrice con circa il 10%
di solidi totali
FASE SOLIDA:
20%
FASE LIQUIDA:
80%
~ 15-20 ton/kW
TERRENI EXTRA AZIENDALI
FERTIRRIGAZIONE
Foto WAMGROUP
Trattamento del digestato: separazione solido-liquida delle fasi
Digestato: valorizzazione del potere fertilizzante

35. Digestato: valorizzazione del potere fertilizzante
VANTAGGI UTILIZZO SEPCOM PER IL DIGESTTO
•Vasta gamma di materiali e portate da trattare
•Alimentazione ottimizzata grazie al polmone
compensatore
•Diaframma di uscita solido in tecnopolimero anti-usura:
risparmio nei ricambi
•Pressione auto-equilibrata alla bocca di uscita del solido:
funzionamento costante e sicuro
•Vaglio autopulente: lunga durata e alto rendimento
continuato nel tempo
•Elica modulare e costruita in tecnopolimero anti-usura:
semplicità e rispamio nei ricambi
•Funzionamento continuo
•Rapido ritorno dell’iunvestimento
Foto WAMGROUP

36. Fino a 250 kW Tra 250 e 500 kW Oltre 500 kW
Fonti: ns. elaborazione da un campione di impianti di digestione anaerobica.
Componenti impianto Minimo Massimo Minimo Massimo Minimo Massimo
(euro/kW) (euro/kW) (euro/kW) (euro/kW) (euro/kW) (euro/kW)
- Opere civili 2.300 3.000 2.000 2.300 1.400 2.000
- Opere elettromecc. 2.000 2.500 1.500 2.000 1.000 1.500
- Cogeneratore 1.200 1.500 1.000 1.200 600 1.000
TOTALE: 5.500 7.000 4.500 5.500 3.000 4.500
Ipotesi assunte
0 200 400 600 800 1000
Potenza (kW)
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
Costounitario(euro/kW)
Impianti medio-piccoli
Dinamica dei costi di
impianto in base alla
potenza installata
Fonti:
- ARSIA
- Blu Energy Control
- Dipartimento di Ingegneria - Università di Ferrara
- CRPA
- IBBK - Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum
Costi di costruzione

37. B) Costi finanziari
(rqn)
---------
(qn – 1)
Coefficiente per la
determinazione della rata del
mutuo annuale
dove:
n = numero di anni
r = saggio di interesse
q = (1 + r)
per cui la rata annuale risulta:
x = costo impianto • coefficiente
Ipotesi di costo
della rata
annuale del
mutuo (15 anni)
Capitoli di spesa Potenza elevata ( 1MW)
Minimo (euro/kWh)
Potenza ridotta (< 200 kW)
Massimo (euro/kWh)
- Gestione e manutenzione ordinaria impianto 0,015 0,020
- Full service cogeneratore 0,020 0,040
TOTALE: 0,035 0,060
A) Costi ordinari
Costo
(euro/kW) 5,00% 5,50% 6,00% 6,50% 7,00% 7,50% 8,00%
4.000,0 0,048 0,050 0,051 0,053 0,055 0,057 0,058
Costi di gestione
La quota di ammortamento viene rapportata alle ore di funzionamento dell’impianto per ottenere un costo euro/kWh.

38. Utilizzando i valori ricavati precedentemente, è stato possibile impostare la dinamica del costo totale di gestione di
un impianto, senza considerare il costo della biomassa per l’alimentazione del digestore.
Fonte: ns elaborazione da indagine diretta in impianti per biogas
Costi TOTALI di gestione

39. ALCUNE RIFLESSIONI FINALI

40. POTENZA
IMPIANTO
BIOMASSA
Strategia A Strategia B
COSTANTE
L’imprenditore fissa una costante nel progetto:
a) la potenza da installare;
ovvero,
b) la disponibilità reale di biomassa in azienda.
BASSOALTO
Reddito di impresa Reddito di impresa
POTENZA
IMPIANTO
BIOMASSA
LIVELLO DI RISCHIO
VARIABILE
In relazione della costante fissata (potenza o biomassa) l’imprenditore
deve impostare la filiera con gradi di rischio differenti:
a) reperimento della biomassa necessaria per il funzionamento della
potenza installata;
ovvero,
b) realizzare un impianto di potenza congrua alla disponibilità reale di
biomassa in azienda.
Strategie d’impresa

41. In conclusione si vogliono riassumere i principali vantaggi della digestione anaerobica:
produzione di energia da fonte rinnovabile;
miglioramento dell'economia delle aziende zootecniche e/o agricole;
minori emissioni di gas-serra;
migliore gestione delle emissioni in atmosfera
 in Europa negli ultimi anni, si riscontra la tendenza ad avviare impianti di piccole dimensioni
(fino ai 300 kW) e ridurre la l’utilizzo di colture dedicate a favore dell’impiego di sottoprodotti
agricoli, grazie ad una migliore sfruttamento del potenziale energetico offerto da questi ultimi e
all’innovativo sistema incentivante che ne ripaga l’utilizzo
Vantaggi della digestione anaerobica

42. Grazie per la pazienza!!!!