Biogas - Conto Economico

IL PROGETTO SYNGEN

Syngen ha elaborato un progetto di impianto a biogas per allevamenti zootecnici sulla base didiverse considerazioni:

a) l’ alimentazione del reattore è a costo nullo,

b) viene salvaguardata la superficie aziendale per l’allevamento o per altre coltivazioni commerciali,

c) non viene stravolta l’organizzazione aziendale con trasporti, pesate, stoccaggi,

d) le operazioni di carico e scarico sono facilmente automatizzabili,

e) è immediato lo sfruttamento della cogenerazione per l’allevamento ed è possibile generalmente riscaldare le abitazioni aziendali e provvederle di acqua calda sanitaria,

f) si sfruttano tutti i vantaggi della filiera corta.

Sono stati risolti diversi problemi progettuali con soluzioni originali ed innovative:

Contenimento del costo impianto a 1100-1400 euro per UBA equivalente.
Per ridurre gli investimenti si è progettato un reattore che può funzionare sia con flusso a pistone che con flusso miscelato con pompe in cemento gettato in opera di forma rettangolare e fondo sagomato. All’ingresso una cameretta a stramazzo permette il carico e il riscaldamento della matrice che viene tracimata nel il reattore vero e proprio con il carico successivo. All’uscita un’altra camera a stramazzo serve da scarico. Questa soluzione prevede un unico corpo con l’accumulo soprastante e minimizza gli ingombri ed i costi.

Termostatazione del reattore
Poiché il refluo zootecnico è energeticamente abbastanza povero è necessario ottimizzare il processo di digestione mantenendo la temperatura costante tutto l’anno a 38 gradi. Per raggiungere questo obiettivo si sono individuate quattro soluzioni progettuali:
a) Il corpo del reattore emerge da terra solo per 1/3 in modo da mantenere il calore derivante dal riscaldamento e da catturare il calore proveniente dall’irraggiamento estivo.
b) La camera di carico è dotata di uno scambiatore di calore che riscalda a 40° il refluo prima di immetterlo nel coprpo principale del reattore.
c) Il fondo del reattore è a letto caldo termostato.
d) Un vespaio laterale e di sedime assicura l’evacuazione delle acque di filtrazione ed abbassa la trasmittanza delle pareti.

Sfruttamento del calore
L’obiettivo economico principale è la produzione di energia elettrica ma in un piccolo impianto è possibile e conveniente sfruttare anche tutti i cascami termicicon un accumulatore inerziale, di volume adeguato ad 80 gradi, dal quale attingono acqua calda
1) lo scambiatore di calore della camera di carico,
2) il letto caldo del di gestore,
3) il riscaldamento dell’abitazione
4) gli scambiatori di calore per l’acqua calda sanitaria.
In questo modo tutto il consumo di gas dell’azienda è eliminato o ridotto in maniera notevolissima.

Automazione del processo
Perché i costi di esercizio si riducano alla manutenzione del motore è stato previsto il carico e lo scarico automatico dell’influente e dell’effluente attraverso due pompe temporizzate. Il riscaldamento dell’influente e del reattore è controllato da due sonde termometriche, le pompe di miescelazione sono temporizzate. Il generatore è completamente autonomo e la circolazione dell’acqua calda viene governata da una centralina cui afferiscono i sensori di temperatura.

Il diagramma a blocchi del progetto è il seguente:

LA VALUTAZIONE ECONOMICA

Si ipotizzi un allevamento bovino con 300 Unità Bovine Adulte.

Ricavi
Il conto economico di un impianto a biogas alimentato con reflui zootecnici richiede innanzitutto di quantificare i ricavi derivanti dalla vendita di energia elettrica, dei certificati verdi edi si imposta utilizzando i ricavi il risparmio di combustibile da parte delle utenze termiche.

Deiezioni medie tal quali: 12 ton/giorno
Fattore conversione: 0,25 m³/KgSV
Sostanza volatile: 1,2 ton/g
Produzione attesa metano: 300 m³/giorno
Produzione attesa biogas: 525 m³/giorno
Produzione elettrica (con rendim.30%): 900 kWh/giorno
Produzione termica: 210 kWh/giorno

Una parte della produzione elettrica, assunta del 5%, viene destinata al funzionamento dell’impianto stesso e non gode degli incentivi.
L’energia termica fruibile è una frazione di quella disponibile poiché viene estratta attraverso scambiatori ed è movimentata su distanze non trascurabili: si ammette di utilizzarne il 70% ma la metà viene spesa nel riscaldamento del reattore e del substrato.

Abbiamo dunque:

Produzione elettrica vendibile: 855 kWh/giorno
Produzione termica utile: 735 kWh/giorno
Volume metano equivalente: 73 m³/giorno

L’energia disponibile è molto superiore ai consumi richiesti dall’azienda e quindi il risparmio in termini di gas viene stimato sulla base di consumi di gas presunti in 5000 m³ all’anno.

Il ricavo annuo per 15 anni, nota la produzione mercantile, dipende da:

- prezzo dell’energia autoconsumata: 0,18 euro/kWh
- prezzo dell’energia ceduta: media 0,08 euro/kWh
- prezzo del certificato verde: 0,125 euro/kWh*1,8= 0,225 euro/kWh
- ore di lavoro annuo: 8000 pari a 340 giorni
- Autoconsumo annuale : 0,3 kWh/UBA = 100.000 kWh
- Autoconsumo coperto in 340 gg 93000 kWh.
- Energia annuale ceduta: 197.700 kWh
- Prezzo del gas metano: 1 euro/ m³
- Tipologia contrattuale

Prendiamo il caso più comune di cessione parziale alla rete scegliendo il certificato verde agricolo

Ricavo annuo autoconsumo = 93000 kWh x 0,18 euro/kWh = 16740 euro
Ricavo annuo corrente ceduta = 197700 kWh x 0,08 euro/kWh = 15816 euro
Ricavo annuo certificato = 290700 kWh x 0,125 euro/kWh x 1,8 = 65400 euro
Ricavo annuo risparmio gas = 5000 m³ x 1 euro/ m³ = 5000 euro

Ricavo annuo totale = 102950 euro

Investimenti
Il costo di capitale per l’impianto con queste caratteristiche è assunto di 400.000 euro
e viene finanziato con un piano di ammortamento del prestito di 15 anni.
Le rate da pagare dipendono dal tasso spuntato ma sono di circa 40.000 euro/anno.

Costi di esercizio
I costi di esercizio, per la manutenzione dei motori e dell’impianto si assumono nel 5% del capitale iniziale per ogni anno, vale a dire 20.000 euro/anno. Non dovendo acquistare la matrice di alimentazione questi costi possono sembrare elevati, ma il motore endotermico richiede una manutenzione gravosa e costante e non bisogna sottovalutare l’impegno economico che comporta.

Utile
Ogni anno, mediamente, un impianto a biogas con queste caratteristiche genera per l’azienda agricola un utile di circa 42000 euro con un esborso iniziale limitato alla sola IVA.

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