Business plan

Si procede ora all’analisi dei costi e dei ricavi totali.

Il fabbisogno di energia elettrica e termica dell’intero sistema viene completamente coperto dalla combustione di parte del biogas prodotto, è comunque previsto un allaccio alla rete elettrica per ovviare a eventuali guasti o sovraccarichi. Il costo di acquisto è quindi nullo, ma nel capitale dell’impianto e nei costi operativi dovrà essere considerata tutta la sezione di cogenerazione.

I costi operativi e di manutenzione ammontano a 1970000 €/anno, di cui gran parte sono destinati al trattamento e digestione della biomassa di partenza. A questi si aggiungono i costi per il personale di 350000 €/anno [19]. Per quanto riguarda l’acquisto della biomassa di partenza facciamo fronte a un carico di 30000 tonnellate all’anno a -70 €/tonnellata (ricordiamo il costo negativo relativo al conferimento), il prezzo dell’azoto liquido è stato stimato per 0,10 €/kg. A questi è necessario aggiungere il costo del trattamento per la rimozione dell’acido solfidrico e delle atre impurità nel caso dei carboni attivi.

I ricavi diretti derivano dalla vendita del bio-GNL prodotto ad un prezzo stimato di 0,50 €/kg. Gli incentivi inoltre assumono un ruolo chiave nel sostentamento economico del sistema: sono valorizzati in 550 € per ogni 5 miliardi di calorie relative al combustibile prodotto per i primi 10 anni e 550 € ogni 10 miliardi di calorie per i successivi 10 anni per un totale di tempo incentivato pari a 20 anni (ricordiamo che solo il 95% del valore del CIC è destinato all’impianto di produzione).

91 L’investimento iniziale relativo al costo dell’intero impianto comprensivo di montaggio viene finanziato in 13 anni ad un tasso di interesse del 6%. La vita utile è stimata in 20 anni. Il margine operativo verrà attualizzato con un tasso di sconto del 10%.

Soluzione con upgrading integrato e assorbimento chimico

CARATTERISTICHE SITO E UTENZA

fabbisogno en. Termica 493202 kWhth/anno fabbisogno en. Elettrica 1885380 kWhel/anno h equivalenti funzionamento 8300 h/anno

GNL prodotto 327,5 kg/h

consumo biomassa 30000 t/anno

costo biomassa -70 €/t

consumo azoto liquido 960 kg/h

costo azoto 0,1 €/kg

PARAMETRI ECONOMICI

valorizzazione GNL 0,5 €/kg

valorizzazione CIC5 522,5 €/5Gcal

valorizzazione CIC10 522,5 €/10Gcal

costo personale 350000 €/anno

costi operativi 1970000 €/anno

costo impianto 11413557 €

costo trattamento 0,85 €/kg H2S

PARAMETRI FINANZIARI

tasso di interesse 6 %

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Figura 5.2: andamento negli anni del VAN [€]

Soluzione con upgrading integrato e carboni attivi

CARATTERISTICHE SITO E UTENZA

fabbisogno en. Termica 493202 kWhth/anno fabbisogno en. Elettrica 1856272 kWhel/anno h equivalenti funzionamento 8300 h/anno

GNL prodotto 244,8 kg/h

consumo biomassa 30000 t/anno

costo biomassa -70 €/t

consumo azoto liquido 946,5 kg/h

costo azoto 0,1 €/kg

PARAMETRI ECONOMICI

valorizzazione GNL 0,5 €/kg

valorizzazione CIC5 522,5 €/5Gcal

valorizzazione CIC10 522,5 €/10Gcal

costo personale 350000 €/anno

costi operativi 1970000 €/anno

costo impianto 11423353 €

costo trattamento 3,85 €/kg H2S

0,15 €/kg gas PARAMETRI FINANZIARI

tasso di interesse 6 %

durata finanziamento 13 anni

-12000000 -10000000 -8000000 -6000000 -4000000 -2000000 0 2000000 4000000 6000000 8000000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

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Figura 5.4: andamento negli anni del VAN [€]

Soluzione con upgrading separato

CARATTERISTICHE SITO E UTENZA

fabbisogno en. Termica 493202 kWhth/anno fabbisogno en. Elettrica 2548600 kWhel/anno h equivalenti funzionamento 8300 h/anno

GNL prodotto 198 kg/h

consumo biomassa 30000 t/anno

costo biomassa -70 €/t

consumo azoto liquido 425 kg/h

costo azoto 0,1 €/kg

PARAMETRI ECONOMICI

valorizzazione GNL 0,5 €/kg

valorizzazione CIC5 522,5 €/5Gcal

valorizzazione CIC10 522,5 €/10Gcal

costo personale 350000 €/anno

costi operativi 1970000 €/anno

costo impianto 11056597 €

costo trattamento 0,85 €/kg di H2S

PARAMETRI FINANZIARI

tasso di interesse 6 %

durata finanziamento 13 anni

-12000000 -10000000 -8000000 -6000000 -4000000 -2000000 0 2000000 4000000 6000000 8000000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

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Figura 5.6: andamento negli anni del VAN [€]

Per tutte e tre le soluzioni confrontate si ottiene un VAN (Valore Attuale Netto) positivo intorno al settimo anno di esercizio. La soluzione più conveniente sembra essere la seconda, con un recupero dell’investimento dopo 6 anni e mezzo e una valorizzazione economica leggermente superiore. Tuttavia le soluzioni sia con upgrading criogenico che con upgrading a membrana costituiscono un investimento economico del tutto simile. -10000000 -8000000 -6000000 -4000000 -2000000 0 2000000 4000000 6000000 8000000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

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Conclusioni

In questo elaborato sono stati presi in esame i sistemi di micro liquefazione implementabili al biogas. In merito allo stato attuale e alle prospettive future della risorsa GNL, l’analisi delle previsioni del settore e degli ambiti in cui si ritiene possa essere introdotta delinea come un suo sviluppo possa essere determinante. Gran parte dell’Europa si sta già spingendo in questa direzione, notevole interesse è suscitato verso un suo utilizzo come carburante per la propulsione sia terrestre che navale in virtù delle direttive comunitarie volte alla riduzione degli inquinanti per la salvaguardia dell’ambiente. In particolare il bio-GNL, che sostanzialmente non differisce per caratteristiche dal GNL, è in grado di introdurre in settori che tradizionalmente utilizzano fonti fossili una risorsa rinnovabile. La produzione del bio-GNL si adatta bene a sistemi di liquefazione di piccola taglia. Questi ultimi però necessitano di semplicità impiantistica, bassi costi e completa automatizzazione, caratteristiche particolarmente selettive che limitano la scelta a pochissime tecnologia.

I modelli che sono stati sviluppati con l’ausilio del software Aspen HYSYS sono volti alla produzione di bio-GNL per mezzo della tecnologia con azoto liquido. Quelli con upgrading criogenico integrato si sono dimostrati non solo realizzabili ma molto interessanti in virtù della possibilità di cattura dell’anidride carbonica rimossa dal biogas, per la quale è stata proposta una possibile implementazione mediante un sistema a batch. La liquefazione del biogas, sia con upgrading criogenico che separato mediante membrana, è una filiera del tutto nuova ad oggi ancora pochissimo utilizzata, ma ci sono le premesse per una rapida diffusione. Si ribadisce che la criogenia è una scienza in continua crescita ed evoluzione che ha iniziato a diffondersi su piccola scala solo da pochi anni. Nonostante le simulazioni abbiano dato esiti positivi, solo una realizzazione e messa in funzione dell’impianto potrà definire correttamente tutti gli accorgimenti e gli eventuali malfunzionamenti dei modelli proposti.

Infine, una valutazione economica ha permesso un confronto ben più accurato tra le tecnologie prevedendo la vendita del prodotto finale a terzi con destinazione d’uso nel settore dei trasporti come biocarburante. Il bio-GNL, a differenza del GNL, permette di godere di particolari e remunerativi incentivi destinati alla produzione e immissione su mercato di biocarburanti. Il risultato è che anche i tempi di ritorno dell’investimento,

99 così come i consumi energetici, sono risultati essere del tutto confrontabili tra le varie soluzioni, mettendo comunque in luce una loro realizzabilità anche dal punto di vista finanziario.

La soluzione da preferire è comunque quella con upgrading criogenico integrato che, oltre a comportare perdite di metano nettamente inferiori, permette la cattura della CO2, con benefici non solo ambientali ma anche economici. Questi ultimi non sono stati considerati durante la stesura del business plan a causa di un sistema di incentivazione in continua evoluzione e cambiamento che non permette di quantificarne il peso negli anni futuri.

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Bibliografia

[1] Ministero dello sviluppo Economico, Documento di Consultazione per una Strategia Nazionale sul GNL www.sviluppoeconomico.gov.it (giugno 2015)

[2] Cassa Depositi e Presiti, Il mercato del gas naturale in Italia: lo sviluppo delle infrastrutture nel contesto europeo cdp (marzo 2013)

[3] S.Kumar, H.Knwon, K. Choi, J.H. Cho, W. Lim, I. Moon, Current status and future projections of LNG demand and supplies: A global prospective, Energy

policy 39 (2011) 4097-4104

[4] A. Bradley, H. Duan, W.Elion, E.Van Soest-Vercammen, R. Nagelvoort, Innovation in the LNG industry: shell’s approach, Shell Global Solutions

International B.V.

[5] G. Repetto, A. Gugliotta, L’attuale mercato internazionale del GNL e gli impatti della caduta del prezzo oil, Newsletter del GME n.82 maggio 2015

[6] W. Lim, K. Choi, I. Moon, Current status and perspectives of liquefied natural gas (LNG) plant design, I&EC research

[7] S. Dorigoni, C. Graziano, F. Pontoni, Can LNG increase competitiveness in the natural gas market?, Energy policy 38 (2010) 7653-7664

[8] Pipe net srl, Impiego di gas naturale liquefatto (GNL) nel settore dei trasporti [9] A. Finn, Effective LNG production offshore, Constain oil, gas & process Ltd [10] B. Vasilevich, R. Petrovic, M. Miljevic, I. Derdemez, N. Todic, Transport and

distribution of liquefied natural gas, Donnish Journals

[11] Z. Yuan, M. Cui, Y. Xiè, C. Li, Design and Analysis of a small-scale liquefaction process adopting single nitrogen expansion with carbon dioxide pre- cooling, Applied Thermal Engineering 164 (2014): 139-146

[12] Camera di Commercio di Padova, Produzione di Biogas Energie Rinnovabili (aprile 2007)

[13] CIB (Consorzio Italiano Biogas), Biometano: la partenza di una filiera italiana (novembre 2015)

101 [14] W. Budzianowski, A review of potential innovations for production, conditioning and utilization of biogas with multiple-criteria assessment, Renewable

and sustainable energy review, 54 (2016) 1148-1171

[15] Q.Sun, H. Li, J. Yan, L. Liu, Z.Yu, X. Yu, Selection of appropriate biogas upgrading technology – a review of biogas cleaning, upgrading and utilisazion,

Renewable and sustainable energy review, 51 (2015) 521-532

[16] N.Abatzoglou, S. Boivin, A review of biogas purification processes, Biofpr

(Biofuels Bioproducts & Biorefining)

[17] IEA Bioenergy, Biogas upgrading and utilisaton, Tak 24: Energy from biological conversion of organic waste

[18] R.Munoz, L. Meier, I. Diaz, D. Jeison, A review on the state-of-the-art of physical/chemical and biological technologies for biogas upgrading, Rev Environ

Sci Biotechnol (2015) 14:727-759

[19] RSE, Biometano: a che punto siamo. Le regole, la filiera, le barriere, RSE Colloquia, III volume 2016

[20] A. Di Ciaula, F.Valerio, Il trattamento della frazione organica dei rifiuti urbani (FORSU)

[21] A. Hart, N. Gnanendran, Cryogenic CO2 capture in natural gas, Energy Procedia 1 (2009) 696-706

[22] C. Birgen, S.G. Jarque, Investigation of cryogenic technique for synthetic natural gas upgrading, Internationa journal of hydrogen energy 40 (2015) 11161-11167 [23] H.M. Chang, M.J. Chung, S.B. Park, Integrated cryogenic system for CO2

separation and LNG production from landfill gas, Advaces in cryogenic

engineering: transaction of the cryogenic engineering conference – CEC, Vol.55

(2010)

[24] C. Song, Y. Kitamura, S. Li, W. Jiang, Analysis of CO2 frost formation properties in cryogenic capture process, International journal of greenhouse gas

control, 13 (2013) 26-33

[25] GSE, Procedure applicative per la richiesta e il rilascio degli incentivi per il biometano trasportato extra rete, Decreto 5 dicembre 2013

[26] R. Turton, R.C. Bailie, W.B. Whiting, J.A. Shaeiwitz, Analysis, synthesis, and design of chemical processes, Appendice A, terza edizione (2008)

102 [27] Sanne, Lemmens, Cost engineering techniques and their applicability for cost

estimation of organic Rankine cycle systems, Energies (2016)

[28] M. Antonelli, A. Baccioli, S. Frigo, G. Pasini, U. Desideri, Small scale bio-LNG plant: comparison of different biogas upgrading techniques, (sottomesso per