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Potenzialità d’uso delle risorse energetiche

Monica Bolognes

3. Potenzialità d’uso delle risorse energetiche

potenziali della Valdera

Ogni territorio e- sprime un potenzia- le energetico (Scudo

et Al. 2011): oltre al-

le risorse più diffuse, rintracciabili ovunque anche se con possibi- lità di sfruttamento differenti (come la ra- diazione solare), esisto- no altri elementi più specifici come le risor- se ambientali o quel- le legate alle attività economiche e ai loro prodotti di scarto, la cui possibilità di va- lorizzazione in chiave energetica deve esse- re indagata attraverso uno studio dettagliato del patrimonio della bioregione.

In seguito all’anali- si e alla definizione de- gli elementi che fanno parte del patrimonio territoriale, ambienta- le e paesaggistico e dei rapporti che ne regola- no l’evoluzione armo- nica e positiva (fig. 2), sono stati individuati gli elementi patrimo-

niali locali che possono costituire una risorsa dal punto di vista energetico e che devono essere valo- rizzati per la produzione di energia (fig. 3).

Il patrimonio locale diventa così la base sul- la quale elaborare una strategia energetica com- plessa e diversificata che abbia caratteristiche di

specificità territoriale, dinamismo, durevolezza, sostenibilità e maggior sicurezza dell’approvvi- gionamento, dato che la produzione energetica può fare affidamento su una pluralità di fon- ti e non sullo sfruttamento intensivo di un solo settore.

3.1 Localizzazione di impianti ad energia solare senza consumo di nuovo suolo e integrazione con altre fonti

Le coperture degli edifici industriali, commer- ciali e direzionali potenzialmente destinabili all’in- stallazione di pannelli fotovoltaici occupano una superficie di 1.775.581 mq. Ma non tutte le super- fici possono essere utilizzate allo stesso modo; è stata effettuata una verifica a campione per individuare le varie tipologie di coperture degli edifici industriali perché in relazione a questo dato varia la percentuale di utilizzabilità della superficie stessa, dal momento che ogni tipo di tetto è caratterizzato da una diversa modalità di installazione dei pannelli.

Per una superficie piana la percentuale utilizza- bile, data l’inclinazione dei pannelli, è stata stimata intorno al 36%; per le coperture a doppio spiovente viene utilizzata soltanto la parte di copertura espo- sta a SE/S/SO, approssimativamente il 60% della superficie a disposizione, stimata sulla base di calcoli

trigonometrici. Ipotizziamo anche di assimilare la copertura a shed a quella piana e le coperture a volte a quelle a doppio spiovente.

Moltiplicando il valore di radiazione solare (cal- colata puntualmente) per l’area della copertura di riferimento si ottiene la quantità di radiazione inter- cettata da ogni edificio; a questo punto si effettua una proporzione in base alla distribuzione delle tipologie di copertura, a ciascuna delle quali corrisponde una certa quantità di superficie utilizzabile. Il rendimento dei pannelli in silicio policristallino è stimato intor- no al 13%, da cui deriva una produzione di energia da fotovoltaico di circa 132 GWh annui. Le coper- ture degli edifici industriali e commerciali possono ospitare anche aerogeneratori per la produzione di energia eolica, di taglia piccola e di potenza installata inferiore a 20 kW; è dunque auspicabile integrare il microeolico con il solare fotovoltaico per poter otti- mizzare la produzione energetica, visto che le super- fici degli edifici industriali non possono comunque essere interamente ricoperte da pannelli e ne rimane una quota inutilizzata per motivi di esposizione alla radiazione solare e a causa delle ombre portate.

Figura 2. Carta del patrimonio territoriale, ambientale e paesaggistico.

Non solo i grandi edifici industriali e commer- ciali fanno parte delle risorse energetiche: anche le coperture degli edifici destinati a civile abitazione possono essere utilizzate per la produzione di acqua calda sanitaria con il solare termico e di elettrici- tà con il solare fotovoltaico. Non teniamo conto a questo scopo del patrimonio edilizio storico, dota- to di caratteri di pregio che mal si conciliano con questo tipo di tecnologia. Le superfici degli edifi- ci civili su cui possono essere installati pannelli per il solare termico sono state calcolate in 2.286.305 mq. Per individuare le diverse tipologie di coper- ture, piane o a falde, è stato effettuato un controllo per fotointerpretazione su due aree a campione: i due centri abitati di Peccioli e di Ponsacco. Come per il fotovoltaico, la superficie di tetto utilizzabi- le in relazione all’esposizione e alle ombre portate viene considerata pari al 36% dell’area disponibile per le coperture piane, e al 60% per quelle a falde. La resa dei pannelli per il solare termico è invece molto più elevata rispetto al fotovoltaico (si può sti- mare intorno al 60%). Calcolando la produzione di energia da solare termico con la stessa formula uti- lizzata per il solare fotovoltaico otteniamo un valore di 935 GWh annui. La stima scende a circa 234 GWh/anno se si calcola la superficie utile secondo un approccio più prudente (1/4 della superficie to- tale - RSE 2013). Le coperture degli edifici destina- ti a civile abitazione non vengono dunque utilizzate interamente per il solare termico e la produzione di acqua calda sanitaria; per questo possiamo ipotiz- zare che una parte di queste superfici sia impiega- ta per l’installazione di pannelli fotovoltaici e per la produzione di energia elettrica per il fabbisogno delle abitazioni, stimata in circa 101 GWh all’anno.

3.2 Il vento

Le aree idonee per la localizzazione di impian- ti eolici sono state individuate per mezzo dell’ap- plicazione di specifici indicatori riguardanti la disponibilità della risorsa vento, la sua possibilità di sfruttamento e l’impatto sul patrimonio terri- toriale, ambientale e paesaggistico, abbandonando l’approccio tradizionale che non tiene conto della conoscenza profonda e della valorizzazione delle ri- sorse patrimoniali locali.

Dunque oltre alla vocazionalità produttiva con- corre alla scelta delle soluzioni più idonee anche la vocazionalità paesaggistica del territorio, in modo inversamente proporzionale.

I criteri che hanno determinato l’individuazione delle aree su cui poter installare aerogeneratori dal punto di vista dello sfruttamento delle potenzialità di produzione energetica sono:

• distanza dalla viabilità principale; • distanza dalla rete elettrica; • pendenza del terreno; • velocità del vento.

Questi quattro criteri sono stati confrontati con una combinazione lineare pesata dalla quale si è ri- cavata una mappa della vocazionalità produttiva del territorio.

Gli indicatori della diversità paesaggistica (che attribuisce ai pixel un valore tanto maggiore quanto più i pixel adiacenti denotano un tipo di uso del suolo diverso) e della frammentazione (che agisce secondo lo stesso meccanismo del precedente ma confrontando le due macrocategorie dell’urbanizza- to e della destinazione agro-naturalistica per valuta- re il grado di diffusione urbana e individuare così le aree più fragili) vengono combinati con altri para- metri come la rilevanza (attribuzione ad ogni voce della legenda CORINE di un valore d’importanza nella valutazione della qualità ambientale e paesag- gistica) e l’indice storico (che tutela in modo più stringente gli elementi che fanno parte del patri- monio territoriale della Valdera imponendo una di- stanza maggiore da rispettare). La valutazione della qualità paesaggistica, risultante dalla combinazione dei criteri suddetti, si unisce all’analisi della visibili- tà totale effettuata mettendo in pratica due distinti approcci, uno di tipo quantitativo (visibilità assolu- ta) e uno qualitativo (visibilità scenica) e scegliendo poi per ogni pixel il valore del criterio più restritti- vo. Nella valutazione della visibilità totale si sceglie per ogni pixel il valore più elevato tra i due, dove un numero alto significa che il pixel è molto visi- bile e che un’opera realizzata in quel punto avrà un impatto visivo amplificato sul territorio circostante, dunque nell’ottica della minimizzazione dell’impat- to quel luogo non sarà considerato idoneo alla rea- lizzazione di un parco eolico.

Nell’analisi multicriteriale (Bernetti, Fagarazzi 2002), oltre ai criteri che orientano la scelta delle aree più idonee è necessario con- siderare anche i vincoli: le aree vincolate ex lege, le aree di interesse ambientale e le aree maggior- mente popolate da avifauna per cui l’installazio- ne di aerogeneratori costituisce un’importante criticità.

I risultati, visibili nella Fig. 4, mostrano le aree colorate in diverse tonalità di azzurro a seconda del grado di idoneità di ogni porzione di territo- rio all’installazione di aerogeneratori di grossa taglia (in una scala da 0 a 1 il valore più alto raggiunto è 0,80).

Per quanto riguarda gli impianti già realizza- ti o in progetto, soltanto quello di Pontedera (in funzione dal 2008) risulta localizzato in una zona che risponde ai requisiti del modello elaborato in coerenza con i valori del patrimonio territoriale, ambientale e paesaggi-

stico. L’unico impian- to già in funzione che non corrisponde ai criteri di idoneità ap- plicati, ovvero quel- lo del monte Vitalba (Chianni), non entra a far parte dello sce- nario energetico della Valdera e si prevede che venga dismesso una volta esaurito il suo ciclo.

L a c o m p o n e n - te di energia eolica all’interno del mix energetico dunque, considerando l’impian- to di Pontedera già a regime da diversi anni e quelli da realizzare nelle aree individuate in questo studio, am- monterebbe a circa 71,6 GWh annuali.

3.3 Le biomasse da residui di formazioni forestali

La biomassa di origine forestale disponibile a fi- ni energetici è 21.390 t per anno. Ma non è detto che tutta la biomassa disponibile sia effettivamen- te utilizzabile: l’orografia complessa del terreno e la difficoltà nell’accesso a certe parti di bosco possono rendere impossibile la raccolta della biomassa o co- munque determinare un aumento dei costi tale da rendere non economicamente conveniente l’utiliz- zo di tale materiale. Incrociando in una matrice i dati sulla pendenza del terreno e sulla distanza dal- le strade risultano 3 diverse classi di esboscabilità, facile, media e difficile, a cui si lega l’economicità della raccolta.

I boschi che giacciono su terreni con pendenza superiore al 70%, detti ‘boschi di protezione’, sono importanti per la stabilità dei versanti; per questo, su questo tipo di boschi non si fanno interventi.

Le aree che ricadono nella classe di esboscabilità fa- cile producono 17.485 t di biomassa all’anno, di cui si raccoglie il 100%; dai boschi in classe di esbo- scabilità media si ricavano 2.264 t di biomassa, si suppone di poterne prelevare il 65% circa e di con- seguenza si avranno 1.471 t; dai boschi in classe di esboscabilità difficile che producono 1.546 t di bio- massa all’anno si ricavano 232 t, il 15%.

La biomassa effettivamente disponibile a scopi energetici in Valdera è dunque stimata in 19.189 t annue, e con un potere calorifico di 3,4 MW/t si possono produrre circa 65 GWh di energia.

3.4 Biomasse derivanti da potature di oliveti e vigneti

La possibilità di utilizzare gli scarti derivanti dal- le operazioni di potatura delle colture arboree per la produzione energetica deve essere valutata sulla base di un’efficiente pianificazione dei punti di rac- colta e dell’organizzazione dello spostamento della materia prima, perché i costi di trasporto non vani- fichino la sostenibilità dell’operazione.

La quantità di biomassa disponibile è stimata in un totale di circa 11.156 t all’anno. Considerando che il potere calorifico è 2,7 MW/t si possono pro- durre circa 30 GWh di energia all’anno.

3.5 L’acqua

La testimonianza di una tradizione consoli- data di utilizzo della forza motrice idraulica, così come la presenza in Valdera di una rete di muli- ni ed altri manufatti dedicati, ad esempio, all’arte della lana o ad altre attività artigianali, costituisce una risorsa importantissima di cui tenere conto per la produzione di energia rinnovabile tramite mini-idroelettrico, se non per il recupero di ta- li strutture certamente per la collocazione degli impianti nei punti in cui la risorsa è presente ed accessibile.

L’Autorità di Bacino del fiume Arno, nell’ambi- to del Piano Stralcio del Bilancio Idrico, ha redatto uno studio sul potenziale idro-energetico dell’Ar- no e dei suoi affluenti, tra cui l’Era (portata media 15 m3/s). Per ogni tratto fluviale è stata calcolata la quantità di energia producibile mettendo in relazio- ne la portata del corso d’acqua ed il salto di quota;

recuperando dunque le antiche strutture idrauliche (dove possibile), o comunque posizionando turbine per la produzione di energia elettrica in corrispon- denza dei punti lungo il fiume in cui anticamente veniva sfruttata la forza motrice dell’acqua, possiamo stimare di ottenere un totale di 761 MWh annui.

Il fiume Arno, che a Pontedera ha una porta- ta media di 88,4 m3/s, ha un potenziale energetico molto superiore al fiume Era; in questo caso è dif- ficile adottare soluzioni impiantistiche in alveo per i danni che le strutture potrebbero subire in caso di eventi di piena. Con la portata che è possibile deri- vare dal corso principale senza intaccare il livello di deflusso minimo vitale, sarebbe possibile produrre all’incirca 3,5 GWh annui.

3.6 I rifiuti

Qualsiasi attività umana comporta la produzio- ne di rifiuti che, a seconda della loro composizione e tipologia, possono essere recuperati o destinati al- lo smaltimento.

Il recupero di un rifiuto può avvenire secondo le modalità del riuso o del riciclo, ma anche sotto forma di produzione di energia; dunque anche i ri- fiuti stoccati nelle discariche presenti sul territorio entrano a far parte del sistema energetico integra- to e concorrono alla composizione del mix di fonti rinnovabili caratteristico del territorio.

Dai dati relativi alla produzione di energia con impianti di cogenerazione capaci di sfruttare il bio- gas dei rifiuti smaltiti in discarica, si ricava una pro- duzione per l’anno 2008 (l’ultimo di cui abbiamo a disposizione i dati completi) di 1.728,8 MWh per l’impianto Geofor e di 7.912,8 MWh per l’impian- to Belvedere, per un totale di 9.642 MWh di ener- gia elettrica prodotta.

3.7 Geotermia a bassa entalpia

Il contributo della geotermia a bassa entalpia all’interno del bilancio complessivo è difficilmen- te quantificabile perché molte variabili concorrono a determinarne l’effettiva possibilità di espansione; tuttavia, anche se ci sono condizioni che possono li- mitare il ricorso a questo tipo di impianti, la risorsa è disponibile ovunque, con potenzialità e difficoltà diverse da zona a zona nell’estrazione dell’energia ma pur sempre con la prospettiva di una larga diffusione.

Il volume degli edifici dell’area di studio de- stinati a civile abitazione, selezionati escludendo quelli appartenenti ai centri storici o comunque al tessuto insediativo compatto, è 19.442.943 m3. Considerando l’altezza media dei piani pari a 2,7 m ne risulta una superficie utile di 7.201.090 m2, che moltiplicata per 1401 KWh/m2 determina una stima dei consumi necessari per la climatizzazione intorno ai 1000 GWh all’anno.

Dal momento che la risorsa è disponibile ovun- que, teoricamente il fabbisogno suddetto potrebbe essere interamente soddisfatto attraverso il ricorso a questo tipo di tecnologia. Più realisticamente si può ipotizzare che non sia possibile realizzare ovun- que impianti geotermici, soprattutto perché non sono stati reperiti dati sull’andamento degli acqui- feri e sulle successioni stratigrafiche nel dettaglio. Considerando dunque l’impossibilità di conoscere nel dettaglio le condizioni ostative alla realizzazione di impianti, ma sapendo anche che in caso di diffi- coltà nel praticare la perforazione, in presenza di spa- zio esterno, si può optare per un impianto a sviluppo orizzontale anziché verticale (oppure si possono uti- lizzare più sonde di minor lunghezza), si ipotizza di poter produrre una minore quantità di energia con il ricorso a questo tipo di fonte rispetto alla possi- bilità teorica di coprire l’intero fabbisogno. Con un approccio cautelativo si calcola di poter ricavare an- nualmente 500 GWh, ovvero il 50% del totale.