In prima analisi vengono stimati i flussi energetici e i costi associati all’impianto di digestione anaerobica senza il sistema di upgrading (Figura 5.1). I costi in questo caso sono dovuti all’energia elettrica e termica da fornire al sistema e al combustibile fossile da fornire al parco macchine.
L’energia elettrica (EE) da fornire al sistema è dovuta alla potenza assorbita dagli ausiliari. Per il costo dell’energia elettrica è ipotizzato un costo pari a 0,15 €/kWh. L’energia termica invece è dovuta al riscaldamento dei fanghi. Per il suo costo si è ipotizzato che questa venga fornita da una caldaia alimentata a metano fossile con efficienza termica pari a 0,9. Calcolata la quantità di metano che serve per soddisfare questa richiesta, la quale è di circa 255.000 m3 si è stimato un prezzo finale lordo di 0,51 €/m3 del gas naturale per i consumatori industriali8. I prezzi del gas naturale sono
riassunti in Tabella 5.1.
Tabella 5.1 - Prezzi del gas naturale per i consumatori industriali
CONSUMATORI PER FASCIA DI CONSUMO ANNUO (migliaia di m3)
< 26 26-263 263-2.627 2.627-26.268 26.268-105.072 NETTI LORDI NETTI LORDI NETTI LORDI NETTI LORDI NETTI LORDI Italia
c€/m3 46.6 68.7 35.49 51.78 25.64 30.9 23.25 25.62 23.32 25.16
Dai dati forniti dalle aziende che gestiscono la raccolta dei rifiuti si è presa visione dei consumi annuali di combustibile fossile del parco macchine. Dopodiché si è calcolato sia il flusso energetico considerando i P.C.I (Tabella 3.1) e il costo del parco macchine considerando un prezzo medio per il diesel e la benzina.
88 Si è considerato un prezzo di 1,681 €/L per la benzina e di 1,541 €/L per il diesel. Infine, si è calcolato il flusso energetico legato alla produzione di biogas considerando per questo un P.C.I di 6 kWh/Nm3. Dalla Figura 5.1 si nota come potrebbe essere sfruttato il flusso energetico legato al biogas per soddisfare le varie richieste dell’impianto.
Figura 5.1 – Flussi energetici e relativi costi impianto senza sistema di upgrading 5.1.1 Investimenti specifici
Ora si passa a valutare i costi legati al sistema con sistema di upgrading e parco macchine alimentato a biometano. Il costo sistema di upgrading del biogas è stato fornito dal costruttore ed è di circa 1 M€ per una capacità di 170 Nm3/h. Per scalare il
costo per una capacità minore è adottata legge di potenza [12] (5.1):
𝐶 = 𝐶𝑅(𝑉 𝑉𝑅)
0.68
(5.1)
dove CR è il costo nelle condizioni di riferimento, VR è la capacità di riferimento, e V
è la capacità attuale. Il costo del sistema di upgrading non è univoco per ogni scenario, ma a seconda della massima portata di biometano upgradato per ogni configurazione dell’impianto viene calcolato il costo del reparto.
Il costo per la connessione alla rete è un investimento cruciale dell’impianto e sono possibili vari casi: il costo del gasdotto è una funzione della distanza tra l'impianto e la rete del gas, la quantità di biometano prodotta e la complessità dell'opera civile richiesta (es. scavi, attraversamento di fiumi, autostrade, ferrovie ecc.). A causa dell'elevato numero di variabili coinvolte, che sono responsabili di una variabilità
0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 Energia elettrica
Energia termica Combustibile fossile Biogas prodotto € MWh /y ear MWh/year Euro
89 estremamente elevata del costo del gasdotto (da 55 a 1000 €/m), sono stati considerati tre diversi costi di connessione alla rete del gas:
• 500 k€: ordine di grandezza del costo corrispondente a una rete di gas facilmente accessibile e vicina (poche centinaia di metri), senza la necessità di scavi o altre opere civili;
• 1 M€: ordine di grandezza per il costo della connessione a una rete di gas lontano dall'impianto di biogas tra 1 e 2 km con necessità di scavi e risanamento del terreno;
• 2 M€: ordine di grandezza del costo della connessione a una rete di gas lontana (più di 2 km) o difficilmente accessibile, fornendo la necessità di scavi e riabilitazione del terreno e attraversamento di fiumi o infrastrutture civili. È stata fatta l’ipotesi di considerare un costo per la connessione alla rete nazionale di gas pari a 500 k€ per tutti gli scenari [14].
Per la stima della conversione del parco macchine con veicolo alimentati a CNG si è considerato un prezzo di 2500 €/veicolo.
Nel caso di inseguimento del parco macchine viene considerato anche il costo dell’accumulo. Per questo si è fatto riferimento alla (5.3) [15]:
𝐶𝐵𝑀 = 𝐶𝑝∗ (𝐵1+ 𝐵2∗ 𝐹𝑀∗ 𝐹𝑝) (5.2)
dove Cp è il costo dell’accumulo che tiene conto della sua capacità, Fp è il fattore di
pressione e FM il fattore legato al materiale.
5.1.2 Voci di costo
I costi operativi e di manutenzione (O&M) sono stati considerati pari al 2,5% l’anno del costo del capitale. Qualora la potenza elettrica prodotta dalla mGT non sia sufficiente per coprire il fabbisogno dell’impianto, è stimato un costo per l’energia elettrica pari a 0,15 €/kWh. Per il costo del combustibile fossile vengono considerati i prezzi medi citati precedentemente.
5.1.3 Voci di ricavo
I ricavi dell’impianto dipendono dalla configurazione analizzata. Nel caso di scenario senza parco macchine i ricavi sono la vendita di biometano immesso nella rete e di energia elettrica.
Nel caso di scenario con parco macchine convertito i ricavi sono mancato acquisto di diesel e benzina, l’eventuale surplus di biometano immesso nella rete e di EE.
90 Per l’EE è stato assunto un prezzo di 0,05 €/kWh. Per ipotesi questa vendita non è incentivata.
Per il prezzo del biometano immesso nella rete e destinato al settore dei trasporti vengono presi come riferimento i dati disponibili dal GME9 negli ultimi mesi del 2019.
Figura 5.2 -Andamenti prezzi mensili biometano
È stato fissato un valore medio del bioCH4 immesso in rete dall’andamento in Figura 5.2 più un incentivo medio di 0,50 €/kg10 costante per 20 anni.
Dopo aver analizzato tutti i costi di installazione, i costi operativi e i ricavi si passa al confronto dei vari scenari su base economica. La valutazione economica è stata effettuata considerando le funzioni di costo riportate nei paragrafi precedenti. Una volta stimato il costo del sistema, il valore attuale netto (VAN) è stato calcolato per ciascun scenario secondo la (6.3):
𝑉𝐴𝑁 = − 𝐶𝑇𝐵𝑀+ ∑(−𝐶𝑂𝑝𝐸𝑥,𝑖+ 𝑅𝑖) (1 + 𝑟)𝑖 𝑛
𝑖=1
(6.3)
dove CTBM è il costo totale dell’istallazione, COpEx,i sono i costi operativi e Ri sono i
ricavi. Il tasso di interessi è considerato pari al 7%, considerando una vita utile dell’impianto pari a 20 anni.
9 https://www.mercatoelettrico.org/it/homepage/archivionews.aspx 10 https://www.gazzettaufficiale.it/eli/id/2018/03/19/18A01821/SG 0 5 10 15 20 25 [€/MWh ] Mese (2019)
Prezzo medio mensile biometano immesso in rete [€/MWh]
91