I S U P P L E M E N T I D I
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Consumi energetici e produzione
di energia fotovoltaica
in zootecnia
A cura del CENTRO RICERCHE PRODUZIONI ANIMALI - CRPA spa, Reggio Emilia e di ELENA CONTINI, Redazione “Agricoltura”
ASSESSORATO AGRICOLTURA, ECONOMIA ITTICA, ATTIVITÀ FAUNISTICO-VENATORIE
economico, la concorrenzialità del prodotto nazionale rispetto all’offerta proveniente dai sistemi zootecnici
“forti” del mercato comunitario.
Peraltro, la quantificazione dei fabbisogni energetici diretti del comparto zootecnico nazionale, o di suoi sottoinsiemi territoriali, è impresa alquanto complessa. Infatti il sistema produttivo italiano risulta tutt’altro che omogeneo quanto a struttura di base e a orientamenti produttivi;
inoltre le tecnologie applicate al processo produttivo, dalle quali dipende in larga misura l’entità del consumo energetico, variano in modo consistente a seconda delle caratteristiche strutturali e produttive degli allevamenti.
Purtroppo proprio queste ultime caratteristiche, che rappresentano le variabili più idonee a spiegare le diverse esigenze energetiche delle aziende zootecniche, sono note solo parzialmente.
La bibliografia nazionale e internazionale relativa ai consumi energetici negli allevamenti non è molto nutrita, anche se negli ultimi anni hanno visto la luce alcuni studi interessanti.
Questo supplemento propone una serie di contributi sulle tematiche dei consumi energetici, del risparmio energetico e della produzione di energia da fonte fotovoltaica, attingendo in massima parte dalle attività svolte nell’ambito del progetto di sperimentazione “Re Sole”
(Sviluppo delle diverse tecnologie per il risparmio energetico e per lo sfruttamento di energia solare negli allevamenti dell’Emilia-Romagna). Un progetto finanziato dall’assessorato all’Agricoltura della Regione Emilia-
La questione energetica
esige nuove risposte
Secondo l’agenzia americana EIA (United States Energy Information Administration) il consumo energetico mondiale del 2010 si può stimare in circa 151 PWh/anno (P=peta=1015), come si desume dal documento International energy outlook 2010.
Il trend di consumo è in crescita, sebbene vi sia stata una leggera flessione nel 2008 e 2009 per effetto della crisi economica mondiale; la stessa EIA stima che raggiungerà i 216 PWh nel 2035, con un forte contributo soprattutto da parte dei Paesi che non appartengono all’OECD (Organization for Economic Cooperation and Development), quali Cina e India.
La domanda crescente di petrolio, unitamente alla rigidità dell’offerta, concentrata in pochi Paesi e spesso soggetta a crisi geopolitiche e a fenomeni speculativi, ha creato le basi per un mercato internazionale fortemente instabile e con prezzi tendenzialmente in aumento. Da qui, per soddisfare le richieste energetiche della società moderna, l’improrogabile necessità di fare ricorso sempre maggiore alle energie rinnovabili; ciò è chiaramente
evidenziato da numerose normative che hanno visto la luce negli ultimi anni. Di fatto, la politica europea per l’energia e il clima si basa
sostanzialmente su due filoni paralleli:
l’efficienza energetica e le fonti rinnovabili. Entrambi richiedono ingenti investimenti.
Nel settore agricolo il tema
dell’energia, dei suoi consumi e delle relative fonti di approvvigionamento sta assumendo, con il passare degli anni, un’importanza sempre maggiore.
Il progresso tecnologico, infatti, permettendo la sostituzione di quote elevate di forza lavoro con forza motrice, ha comportato il crescente impiego di fonti energetiche diverse.
In particolare, il comparto zootecnico è andato soggetto, soprattutto nelle regioni a più spiccata vocazione settoriale, quali quelle della Pianura padana, ad un processo di intensa ristrutturazione produttiva e tecnologica. Sul piano produttivo si è assistito alla crescente concentrazione degli allevamenti in aziende di dimensioni sempre più elevate; sul piano tecnologico tale processo è stato accelerato dalla disponibilità di impianti e attrezzature diretti a conseguire un riassetto ergonomico degli allevamenti, con conseguente riduzione di manodopera e sua progressiva sostituzione con impianti che richiedono un più elevato consumo energetico.
Così, per quanto il costo energetico rappresenti tuttora una frazione non elevata sul totale dei costi di produzione (circa il 5% nel comparto bovino da latte), si prevede che in futuro assumerà un’importanza sempre maggiore, di pari passo con l’aumento dei costi delle fonti energetiche tradizionali e con il progressivo e crescente trasferimento di tecnologia nel settore della produzione zootecnica. Ciò spiega l’interesse teorico e pratico per una problematica destinata ad assumere una valenza strategica negli sviluppi del comparto,
soprattutto alla luce della necessità di operare sul versante della
riduzione dei costi di produzione per affermare, specialmente sul piano
SOMMARIO
04 INTRODUZIONE
La questione energetica esige nuove risposte
di Paolo Rossi
06 Bovini da latte: la voce “energia” pesa sui costi
di Paolo Rossi e Alessandro Gastaldo
09 Per i suini i valori cambiano in base al tipo di allevamento
di Paolo Rossi e Alessandro Gastaldo
13 Il progetto “Re Sole”:
un’analisi sulle aziende dell’Emilia-Romagna
di Paolo Rossi, Alessandro Gastaldo e Lorenzo Leso
16 Le caratteristiche delle stalle incidono sui consumi
di Paolo Rossi, Alessandro Gastaldo e Lorenzo Leso
20 Negli allevamenti suinicoli
la ventilazione assorbe il 50% dell’elettricità
di Paolo Rossi, Alessandro Gastaldo e Stefano Pignedoli
24 Risparmiare si può: ecco come intervenire
di Paolo Zappavigna
28 Fonti rinnovabili: potenzialità e sviluppo del solare in Italia
di Giovanni Riva
31 Investire nel fotovoltaico per integrare il reddito:
l’esempio di due imprese
di Paolo Rossi e Alessandro Gastaldo Romagna e cofinanziato da Bit S.p.a.
di Parma, Project Group di San Polo (RE), Bluengineering S.r.l. di Rubiera (RE), Kiepe Electric S.p.a. di Cernusco sul Naviglio (MI) e Isomec S.r.l. di Parma.
L’iniziativa, coordinata dal Crpa (Centro ricerche produzioni animali) e avviata nell’autunno del 2009, coinvolge le seguenti strutture: Fondazione Crpa Studi Ricerche di Reggio Emilia, Dipartimento di protezione e valorizzazione agroalimentare (Diproval) dell’Università degli studi di Bologna, Dipartimento di scienze applicate ai sistemi complessi (Sasc) dell’Università Politecnica delle Marche, Bit Energia S.r.l. di Parma e Comitato termotecnico italiano (Cti) - Energia e Ambiente di Milano.
L’obiettivo del progetto è quello di limitare i consumi energetici da fonti fossili negli allevamenti dell’Emilia-Romagna, promuovendo la diversificazione produttiva delle aziende agricole mediante lo sfruttamento dell’energia solare. In particolare, favorendo l’adozione negli allevamenti:
– di sistemi per il risparmio energetico, con tecniche che puntino all’efficienza e all’ottimizzazione di strutture e impianti normalmente presenti;
– di sistemi fotovoltaici;
– di sistemi a solare termico per la produzione di acqua calda.
I comparti zootecnici interessati sono il bovino da latte, con particolare riferimento alla zona tipica di produzione del Parmigiano- Reggiano, il suino e l’avicolo, ovvero i tre comparti più rilevanti per la zootecnia della nostra regione.
Bovini da latte:
la voce “energia”
pesa sui costi
I
consumi energetici negli allevamenti bovini da latte sono stati oggetto di alcuni studi a livello internazionale e nazionale e la loro analisi off re signifi cativi spunti di ri- fl essione nell’ambito della gestione di questa importante voce di costo.Di particolare interesse è un’indagine del 2009 svolta dall’Institut de l’Elevage su sessanta allevamenti bovini da latte francesi, che ha rilevato i consumi di energia elettrica e termica per il funzionamento degli edifi ci d’allevamen- to e per l’esecuzione dei lavori di stalla.
Per quanto riguarda l’energia elettrica, le principali uten- ze sono:
– il serbatoio di raccolta e refrigerazione del latte (foto 1);
– il riscaldamento dell’ac- qua sanitaria per le ope- razioni di lavaggio;
– l’illuminazione del bloc- co mungitura, delle aree di stabulazione e delle aree esterne;
– le attrezzature per la pu- lizia e il lavaggio;
– le pompe dell’impianto di mungitura.
Secondo l’indagine france- se, il corpo mungitura (foto 2) si pone al primo posto per i consumi elettrici, con un valore medio annuo di 420 kWh/vacca in produ- zione (min = 160; max = 920),
PAOLO ROSSI, ALESSANDRO GASTALDO, Crpa spa, Reggio Emilia
pari a 61 Wh per litro di latte. Le utenze del blocco mun- gitura che comportano i più alti consumi sono la refrigera- zione del latte (43%), il riscaldamento dell’acqua (27%) e la pompa del vuoto (15%).
Le aziende con robot di mungitura evidenziano un con- sumo imputabile alla pompa del vuoto circa doppio ri- spetto alle sale tradizionali, perché la pompa ha molte più ore/giorno di funzionamento.
Le altre utenze della stalla hanno una rilevanza decisa- mente minore rispetto al blocco mungitura: in media 34 kWh/vacca per anno per la gestione delle deiezioni (foto
Foto 1. Serbatoio di raccolta e refrigerazione del latte.
3, pag. 8) e 18 kWh/vacca per anno per l’alimentazio- ne.
Il consumo di carburan- te (energia termica) delle aziende francesi è impu- tabile al funzionamen- to delle trattrici agricole per le seguenti attività di stalla: alimentazione (preparazione e distri- buzione), distribuzione della lettiera e gestione degli effl uenti zootecnici.
L’alimentazione è la voce più rilevante in termini di consumo di gasolio: in media 45 litri/vacca an- no, con punte massime di 110 litri/vacca anno. Me- diamente la quota di con- sumo per l’alimentazione è pari al 54% di quello complessivo di gasolio
per le operazioni di stalla, seguita dalla distribuzione della paglia, che incide per il 19% del totale.
Per la gestione degli effl uenti, i sistemi a solo liquame ri- sultano meno esigenti (37 litri/vacca anno) rispetto a quelli misti e a quelli con solo letame (54 litri/vacca anno).
I dati complessivi
su 60 allevamenti francesi
La valutazione del consumo energetico totale è stata fatta dai ricercatori francesi trasformando la quantità di gaso- lio consumato in energia, sulla base del Pci (Potere calo- rifi co inferiore) di 9,85 kWh/l. Il campione di aziende, in media, ha un consumo energetico totale annuo di 884 kWh/vacca (pari a 128 Wh/l di latte), di cui il 50% im- putabile al blocco mungitura (consumo elettrico) e l’altro 50% alle rimanenti operazioni di stalla (prevalente con- sumo termico). Fra le singole voci di consumo, al primo posto l’alimentazione (29%), seguita dalla refrigerazione del latte (21%) e dalle operazioni di distribuzione della paglia e di evacuazione degli effl uenti (15%).
Infi ne, viene fornita una valutazione del costo medio annuo che le aziende devono sostenere per questi li- velli di consumo energetico, con riferimento ai prezzi 2007: 57 €/vacca, di cui il 62% per l’energia elettrica e il rimanente per il gasolio.
Le stalle con robot di mungitura in Danimarca
Un interessante lavoro svolto in Danimarca (Rasmussen e Pedersen, 2004) sui consumi idrici ed elettrici connes- si alla mungitura dei bovini con robot di mungitura ha messo in evidenza come le utenze più energivore siano la pompa del vuoto, il compressore del serbatoio di refri- gerazione, il boiler elettrico per la produzione di acqua calda e il sistema di lavaggio automatico dell’impianto di mungitura.
Per la pompa del vuoto gli autori hanno sottolineato il vantaggio della tecnologia a inverter, che consente un risparmio di 20 kWh/d rispetto ad una pompa tradizionale (senza controllo di frequenza); il tempo
Foto 2. Sala di mungitura a pettine. (Foto Gascoigne Melotte)
necessario per ripaga- re questo investimento è stimato in 4,8 anni. I consumi elettrici dei ro- bot, riferiti alla singo- la unità di mungitura, variano da minimi di 30÷40 kWh/d a massimi di 120÷130 kWh/d.
Altri studi
in Italia e nel mondo
Un’altra indagine con- dotta su 41 allevamenti della Germania dell’Est (Jäkel, 2003) riporta con- sumi elettrici annui varia- bili da 166 a 269 kWh/
vacca, imputabili all’im- pianto di mungitura nel suo complesso. Con rife- rimento alla produzione di latte, i consumi oscilla- no da un minimo di 2,58
a un massimo di 4,14 kWh/100 kg di prodotto. Jäkel riporta anche il consumo totale medio di energia elet- trica degli allevamenti esaminati, che risulta pari a 9 kWh/100 kg di latte, e ne indica la suddivisione per le diverse attività: 68% per la sala di mungitura, 14% per l’alimentazione, 8% per l’illuminazione e il controllo ambientale, 6% per la rimozione degli effl uenti e 4%
per le altre attività.
Secondo uno studio statunitense (Peebles et al., 1994) il consumo di energia elettrica per la refrigerazione del latte può essere stimato nel 10-18% di quello energetico to- tale; l’entità varia da 1,76 a 2,42 kWh/100 kg di latte. Il consumo di energia elettrica imputabile a tank del latte, riscaldamento dell’acqua e pompa del vuoto è pari al 36- 55% dell’energia elettrica totale utilizzata in azienda.
Per quanto riguarda il consumo energetico per il riscal- damento dell’acqua tecnologica e per la pulizia, Clausen (2000) riporta i dati rilevati in 4 allevamenti tedeschi, dif- ferenti per capienza (da 60 a 400 vacche) e per produzio- ne di latte (da 6.250 a 7.000 kg/vacca anno): si va da un
minimo di 287 ad un massimo di 350 kWh/vacca anno.
Kraatz e Berg (2007) hanno raccolto i dati in due alle- vamenti commerciali tedeschi di bovini da latte, evi- denziando un consumo medio di 5,2 kWh/100 kg di prodotto, da intendersi come consumo totale di energia elettrica per le diverse attività d’allevamento.
Zappavigna (2010), in un recente lavoro pubblicato in Italia, riporta i risultati di una stima eff ettuata per un alle- vamento da latte lombardo con 195 vacche in mungitura:
il consumo energetico globale (energia elettrica e termica) di tutte le operazioni attinenti all’allevamento ammonta a 1.065 kWh/vacca per anno, pari a 83,7 Wh/l di latte, dei quali 25,4 imputabili alla mungitura. Sempre in Ita- lia (Guercini, 2010), in un allevamento con 390 vacche da latte in produzione, è stato rilevato un consumo di energia elettrica per le sole operazioni di mungitura (3 al giorno) di 57 Wh/kg di latte. I consumi totali annui dell’allevamento sono pari a 1.740 kWh/vacca, così sud- divisi: 90 Wh/kg di latte per l’energia elettrica e 79 Wh/
kg per quella termica.
Foto 3. Centraline oleodinamiche per la movimentazione di raschiatori meccanici.
Per i suini
i valori cambiano
in base al tipo di allevamento
L’
analisi nazionale e internazionale sui consumi ener- getici degli allevamenti suinicoli off re ancoraggi poco standardizzati. Fra l’altro, le indicazioni di con- sumo energetico non sempre sono supportate da preci- se descrizioni delle dotazioni tecnologiche e del tipo di management degli allevamenti esaminati. Tuttavia, sui grandi numeri la variabilità di casistiche parziali fi nisce per compensare le diff erenze e per rendere più attendibi- li anche valori medi caratterizzati da elevata dispersione.Un’indagine condotta dal Crpa ha interessato 14 aziende suinicole (5 a ciclo chiuso, 5 da riproduzione e 4 da ingrasso) di dimensioni medio-grandi dislocate in Emilia-Romagna e Lombardia (Ferrari e Rossi, 1996).
Gli allevamenti da riproduzione evidenziano un valore medio di consumo elettrico di 232 Wh/giorno per 100 kg di peso vivo presente. Il consumo medio giornalie- ro riferito alla scrofa presente varia da un minimo di 425 ad un massimo di 2.358 Wh, per una media pari a 1.036 Wh. In 3 dei 5 allevamenti da riproduzione si registra un consumo termico di 1.138 Wh/giorno per 100 kg di peso vivo presente, con una variabilità molto ampia (deviazione standard di 626 Wh).
Gli allevamenti da ingrasso presentano consumi piut- tosto limitati in confronto alle altre tipologie. In par- ticolare, si registra un consumo medio complessivo di energia elettrica pari a 96 Wh/giorno per 100 kg di peso vivo presente, mentre il consumo di energia termica è presente in un solo allevamento, per un valore medio di 175 Wh/giorno per 100 kg.
Circa gli allevamenti a ciclo chiuso si evidenzia una media generale nei consumi elettrici di 211 Wh/gior- no per 100 kg di peso vivo (ovvero di 2.333 Wh/
giorno scrofa); la media dei consumi di sola energia
termica è di 437 Wh/giorno per 100 kg di peso vivo.
La variabilità dei consumi medi degli allevamenti ha motivazioni legate soprattutto alla presenza di mangi- mifi ci aziendali o di complessi impianti di depurazio- ne dei liquami.
Un’indagine del Crpa
condotta su 246 aziende italiane
Un’altra indagine del Crpa fi nalizzata alla stima dei fab- bisogni energetici diretti della suinicoltura nazionale (Antonello e Rossi, 1992) riporta i risultati raccolti in 246 allevamenti.
Il consumo medio di energia è pari a 319 Wh/giorno per capo presente, di cui circa 100 Wh di energia elet- trica e i rimanenti di termica; i valori massimi si sono rilevati negli allevamenti da riproduzione, i più bassi in quelli da ingrasso. I fabbisogni energetici sono correlati anche alla dimensione produttiva aziendale in quanto, a fronte di un consumo unitario di poco superiore ai 236 Wh/giorno in allevamenti con meno di 500 capi, si arriva a 443 Wh/giorno in quelli con oltre 3.000 suini.
La diversifi cazione delle fonti energetiche pone il gaso- lio al primo posto, con circa 142 Wh/giorno per capo presente, corrispondenti al 45% del fabbisogno ener- getico medio complessivo degli allevamenti. Relati- vamente alla tipologia di allevamento, la più evidente diff erenza riguarda l’ingrasso, dove il gasolio apporta soltanto il 20% del fabbisogno energetico complessivo.
L’energia elettrica occupa il secondo gradino in ordine di importanza e mantiene questa posizione in tutti e tre i tipi d’allevamento, coprendo una quota del 30-35%
del consumo globale.
PAOLO ROSSI, ALESSANDRO GASTALDO, Crpa spa, Reggio Emilia
In Francia consumi simili a quelli della Pianura padana
Secondo un’indagine svolta in Francia nel 2006 (Mar- con, 2010), il consumo totale di energia in porcilaie a ciclo chiuso equivale a 983 kWh/scrofa per anno, con esclusio- ne dei consumi per gli impianti di trattamento liquami e di produzione di alimenti.
Un confronto con la realtà padana, tuttavia, deve tenere conto sia del fatto che i suini da ingrasso in Francia sono prevalen- temente del tipo leggero, sia delle diff erenti condizioni clima- tiche, soprattutto estive. Si è registrato un signifi cativo campo di variazione fra gli allevamenti. La voce consumi energetici costituisce approssimativamente il 2% del costo di produzio- ne, valore modesto, che risulta però cresciuto del 12% negli ultimi cinque anni. In media si tratta di 48 kWh per suino prodotto, corrispondente a 0,42 kWh per chilogrammo di peso vivo. L’elettricità incide per il 76% del totale (749 kWh);
la seconda fonte di energia è il gasolio, che incide per il 21%
(209 kWh); il gas rappresenta solo un 3% del totale.
Riguardo al settore riproduzione, il consumo medio vale 403 kWh/scrofa per anno, ossia 19 kWh per suinetto svezzato, con un elevato grado di variabilità dovuto principalmente ai metodi di distribuzione dell’alimento (manuale o meccanico).
L’elettricità costituisce il 70% e il gasolio il 30% del totale.
Riguardo, invece, al solo settore post-svezzamento e ingrasso, il consumo medio è di 252 kWh per suino prodotto, vale a dire 0,22 kWh per chilogrammo di carne. L’elettricità è anco- ra la fonte primaria di energia, costituendo l’86% del totale;
al gasolio spetta il rimanente 14%. In generale, circa il 50%
dell’energia è impiegata per riscaldare le unità parto e post- svezzamento. Una stima fatta per singole voci ha evidenziato che il riscaldamento e la ventilazione sono quelle di maggio- re rilevanza, costituendo rispettivamente il 46% e il 39%, a fronte di un 7% per l’illuminazione e di un 4% per la voce distribuzione dell’alimento (foto 1).
Foto 1. Impianto automatico di distribuzione dell’alimento.
Il settore post-svezzamento è il più energivoro, inciden- do per il 36% del totale, seguito da ingrasso (27%), parto (22%) e altri (15%).
Nella maternità e nel post- svezzamento il consumo annuo di energia è risulta- to di 319 kWh per scrofa, di cui il solo riscaldamento costituisce l’80%, con la ventilazione al 15% (foto 2), l’illuminazione al 6%
e l’alimentazione all’1%.
Nell’unità ingrasso il con- sumo annuo di energia è pari a 237 kWh/scrofa; la ventilazione è di gran lunga la voce principale (90%), mentre il rimanente 10% è suddiviso fra alimentazione (6%) e illuminazione (4%).
La dimensione dell’unità infl uisce sul consumo di energia: più è grande, più i consumi crescono, risul- tato in parte spiegabile con l’aumento dell’automazio-
ne e della dotazione impiantistica. Anche l’età degli edifi ci e il grado di isolamento hanno un eff etto importante, in particolare nel settore post-svezzamento: ad esempio, negli edifi ci costruiti prima del 1992 il consumo medio si atte- stava a 1.095 kWh per scrofa, contro gli 890 di quelli più recenti. Parimenti, gli edifi ci ritenuti dagli allevatori dotati di un livello di isolamento buono o molto buono hanno rivelato un consumo medio di 953 kWh per scrofa, contro i 1.171 degli edifi ci considerati di livello medio o scarso.
I risultati emersi da varie ricerche
Di seguito riportiamo alcuni dati sui consumi energetici raccolti in indagini o prove sperimentali:
– il consumo elettrico di un allevamento da ingrasso da 1.500 capi con alimentazione liquida automatica e ra- schiatori sotto grigliato è pari a 55 Wh/giorno, com-
Foto 2. Esempio di ventilatore.
preso il consumo del mangimifi cio aziendale (Bozza e Lazzari, 1985);
– il consumo energetico di un allevamento da ingrasso varia dai 40 ai 400 Wh/giorno per 100 kg di peso vivo pre- sente, in relazione alle tecniche di allevamento adottate. I consumi scorporati per le diverse utenze dell’allevamento da ingrasso sono pari a 30-85 Wh/capo giorno per la ven- tilazione artifi ciale, 200-300 Wh/capo giorno per la pre- parazione e la distribuzione dell’alimento liquido e fi no a 1.100 Wh/capo giorno per il riscaldamento artifi ciale (Pellizzi e Lazzari, 1987);
– i consumi energetici riferiti al periodo estivo di una porci- laia da ingrasso da 640 posti con pavimentazione fessurata e impianto di ventilazione dinamica in depressione sono di 80 Wh/giorno per suino stabulato, con punte massime di 95 Wh durante i periodi più critici (Chiumenti et al., 1988);
– i consumi elettrici di una porcilaia da ingrasso con alimentazione a broda e ventilazione artifi ciale sono pari a 337 Wh/capo per giorno per un settore con tre ventilatori estrattori (2.200 W di potenza impegnata totale) e a 171 Wh/capo per giorno per un settore con quattro ventilatori estrattori (2.050 W di poten- za impegnata totale) (Navarotto et al., 1991);
– i consumi elettrici di un allevamento da riprodu- zione da 5.330 capi sono di circa 250 Wh/giorno
per 100 kg di peso vivo presente. Il consumo di gasolio per il riscaldamento artificiale degli am- bienti varia da 170 a 550 Wh/giorno per 100 kg di peso vivo presente (Bozza e Lazzari, 1985);
– i consumi elettrici in allevamenti suinicoli a ciclo chiuso sono stati stimati in 223÷315 kWh per ton- nellata di peso vivo venduto. In altri termini, i con- sumi sono variati da 51 a 69 kWh/mese per tonnel- lata di peso vivo presente (Riva e Boria, 1986).
Foto 3. Box da svezzamento con sistema di riscaldamento artifi ciale. (Foto Big Dutchman)
Il progetto “Re Sole”:
I
l progetto “Re Sole” - fi nanziato dalla Regione Emilia-Romagna e cofi nanziato da altre aziende (v. pa- gina 4) - prevedeva un’analisi della domanda di energia degli allevamenti bovini da latte e suinicoli nel territorio regionale. Sono state condotte due indagini: una cam- pionaria, su un numero relativamente elevato di aziende zootecniche, per defi nire i consumi energetici medi an- nui; l’altra analitica, incentrata su un numero ristretto di aziende, volta a stabilire i consumi per tipologia di utenza e in riferimento alle caratteristiche strutturali, impianti- stiche e gestionali dei ricoveri zootecnici.In questo articolo ripor- tiamo i risultati dell’in- dagine campionaria nel comparto bovino da lat- te, mentre i prossimi due sono dedicati rispettiva- mente ai dati conseguiti dall’indagine analitica nei bovini da latte e a quelli di entrambi gli studi nel comparto suinicolo.
Caratteristiche
degli allevamenti da latte
L’indagine campionaria, re- alizzata in 60 allevamenti di bovini da latte, prevedeva la raccolta dei seguenti dati relativi all’annata 2009:
– tipologia d’azienda e sua collocazione;
un’analisi sulle aziende dell’Emilia-Romagna
PAOLO ROSSI, ALESSANDRO GASTALDO, LORENZO LESO, Crpa spa, Reggio Emilia
– dotazione strutturale (numero/tipo di edifi ci) e impian- tistica (tipologia di impianti e/o macchine a servizio dell’attività zootecnica);
– consumo energetico, suddiviso per fonte energetica, e relativi costi;
– presenza di fonti rinnovabili di energia o dispositivi per il risparmio energetico;
– sondaggio sulla propensione a investire in futuro su fonti rinnovabili e/o risparmio energetico.
Il numero medio di vacche ospitate nelle aziende analizzate è pari a 180, con un valore massimo di 700 unità. Gli alleva-
Foto 1. Nelle aziende bovine da latte la spesa relativa all’energia elettrica è pari mediamente a 102 €/anno per vacca.
maggior parte delle aziende è dotata di impianti mecca- nici come raschiatori o nastri a palette (47 su 60), mentre gli impianti di tipo idraulico (ricircolo liquami, idrogetto, ecc..) sono meno diff usi (12 su 60); in 9 casi sono pre- senti sia impianti meccanici, sia impianti idraulici. L’im- pianto di separazione solido/
liquido del liquame è diff uso in poco meno del 50% delle aziende, mentre l’impianto di aerazione/miscelazione del liquame è presente nel 28%
del campione.
Gli impianti e le macchine per la distribuzione degli ef- fl uenti sui terreni sono pre- senti nella metà esatta delle aziende; ciò signifi ca che l’altra metà incarica conto- terzisti per l’esecuzione di tali operazioni. La maggior parte delle aziende del campione (68%) è dotata di sistemi di ventilazione di soccorso per il pe- riodo estivo; la media dei capi serviti da tali impianti è pari a 192. Infi ne, la totalità delle aziende ha impianti di riscalda- mento e/o di produzione di acqua calda sanitaria.
La spesa media per l’elettricità è di 102 euro l’anno per vacca
La potenza contrattuale della fornitura di energia elettrica è ri- sultata mediamente pari a 51 kW, con un minimo di 6 e un massimo di 216 kW. Interessante notare che, se si parametra il numero totale di Uba (Unità bovino adulto) alla potenza con- trattuale, risulta un range compreso fra 1,7 e 16,2 Uba/kW, con una media di 5,6. Parametrando poi il consumo annuo di ener- gia elettrica al numero di vacche, si ottiene un valore medio di 510 kWh/vacca, con un minimo di 36 e un massimo di 1.416.
L’indicazione della spesa elettrica annua ha permesso di estra- polare il costo del chilowattora: in media le aziende agricole del campione spendono 0,2 €/kWh, con un minimo di 0,07 e un massimo di 0,54. Il 69% delle imprese ha un costo compreso
Foto 2. Nelle aziende bovine da latte la spesa relativa all’energia termica è pari a 105 €/anno per vacca.
menti superiori a 60 vacche rappresentano il 95% del totale. La produzione media di latte si attesta a 8 t/vacca per lattazione, con punte massime di oltre 10 tonnellate. Da un punto di vista strutturale, le aziende del campione sono dotate mediamente di 2,5 stalle ciascuna, con alcuni grandi insediamenti che rag- giungono anche gli 8 edifi ci di stabulazione; in media sono poi presenti altri 3 edifi ci di servizio (fi enili, depositi di paglia, ri- coveri per macchine e attrezzi, ecc..). Nel complesso, quindi, si tratta di una dotazione in strutture piuttosto importante.
In 54 casi su 60 le stalle per vacche sono di un’unica tipolo- gia di stabulazione, con netta prevalenza delle soluzione con cuccette (74%), mentre le stalle a stabulazione fi ssa sono solo 6. Per quanto riguarda la dimensione delle sale di mungitura nelle stalle libere, la media è di 17 poste di mungitura, con un minimo di 5 e un massimo di 40. Tutte le stalle sono dotate di serbatoio per il raff reddamento del latte, che in media presenta una capienza di poco superiore ai 4.000 litri.
Gli impianti automatici fi ssi per la distribuzione dei mangi- mi concentrati sono presenti nel 60% del campione, con una potenzialità media di 145 capi serviti (minimo 30 e massi- mo 350 capi). Per la rimozione degli effl uenti dalle stalle la
Foto 3. Molte aziende bovine da latte stanno investendo su tecnologie per la produzione di energia rinnovabile, in particolare sul fotovoltaico e sul biogas.
fra 0,1 e 0,2 €/kWh. Moltiplicando il consumo medio unitario di energia elettrica per il costo medio per chilowattora, si ottiene la spesa media annua sostenuta dalle aziende del campione per l’energia elettrica: 102 €/vacca.
Per l’energia termica l’esborso va da 9 a 350 euro l’anno per vacca
Per quanto riguarda l’energia termica, è possibile aff ermare che il consumo medio annuo di metano è di 28 m3/vacca, per una spesa media annua di 24,64 €/vacca (0,88 €/m3), mentre per gasolio e Gpl si ha rispettivamente un consumo di 109 e 92 l/vacca, per una spesa di 73 e 64 €/vacca (prezzi medi rispettivamente pari a 0,67 e a 0,70 €/l).
Il totale della spesa energetica termica mostra un valore me- dio di quasi 105 €/vacca per anno, con un minimo di appe- na 9 € e un massimo di quasi 350 €.
Il consumo energetico annuo, con riferimento alle sole attivi- tà connesse all’allevamento, ma con esclusione dell’eventuale mangimifi cio, è pari a 5,24 GJ/vacca (1.457 kWh/vacca), con un valore minimo di 0,48 e uno massimo di 15,93 GJ/vacca.
Solo 3 aziende mostrano un consumo superiore a 10 GJ/vacca e soltanto 6 hanno un consumo minore di 2 GJ/vacca; quindi, quasi l’80% delle aziende ha
un consumo annuale netto compreso fra 2 e 10 GJ/vacca (556÷2.780 kWh/vacca).
Il consumo energetico an- nuo netto parametrato all’indice Uba risulta media- mente pari a 3,66 GJ/Uba, con un minimo di 0,32 e un massimo di 10,83.
Il 78%
degli agricoltori vuole installare un impianto fotovoltaico
Nel 12% delle aziende del campione è già installato un impianto fotovoltaico, che ha una potenza media di picco di 73 kW, mentre
nel 5% dei casi è presente un impianto per la produzione di biogas, con potenza media di 170 kW. Solo una ha installa- to un impianto a solare termico per la produzione di acqua calda sanitaria.
La tecnologia più usata per il risparmio energetico è quella delle lampade a basso consumo (presente in quasi il 50%
delle aziende); gli scambiatori di calore si trovano già nel 15% delle aziende; il 22% degli allevamenti è dotato di mo- tori ad alta effi cienza, mentre le pompe di calore sono utiliz- zate solo nel 5% delle aziende.
La grande maggioranza degli allevatori (93%) ritiene mol- to importante investire sulle tecnologie per la produzione di energia rinnovabile e per il risparmio energetico. A conferma di ciò, quasi il 78% delle aziende ha nei progetti futuri l’instal- lazione di un impianto fotovoltaico e il 32% vorrebbe inve- stire sul solare termico. Anche gli investimenti su impianti a biomasse intercettano l’interesse degli agricoltori, con un 27%
di titolari che ne ipotizzano l’installazione nel prossimo futuro.
Per quanto riguarda il risparmio energetico, la tecnologia più desiderata è l’acquisto di motori ad alta effi cienza (25%), seguita dalla predisposizione di lampade a basso consumo (22%). Meno interesse destano altre tecnologie, come l’eoli- co (15%) o gli scambiatori/pompe di calore (12%).
N
ell’ambito del progetto “Re Sole” - descritto nel precedente articolo - sono state approfondite alcu- ne tematiche relative ai consumi energetici, mediante un’indagine analitica che ha interessato un numero ri- stretto di aziende bovine da latte (20 allevamenti). Ciò per verifi care eventuali relazioni fra livello di consumo e caratteristiche strutturali, impiantistiche e gestionali dei ricoveri zootecnici e per defi nire i consumi in base alla tipologia di utenza.Alimentazione
Più della metà delle aziende adotta l’alimentazione a piatto unico (unifeed); le rimanenti, quella tradizionale a base di foraggi e mangimi concentrati. Grazie ai dati raccolti sulla tipologia d’impianto è stato possibile stimare il consumo elettrico medio annuo dell’impianto di autoalimentazione, che ammonta a 17,2 kWh/anno per capo servito.
Complessivamente il consumo di energia elettrica per le operazioni di alimentazione, comprensivo di allatta- mento vitelli, preparazione e distribuzione degli alimen- ti e autoalimentatori, è mediamente pari a 79,3 kWh/
anno per Uba (Unità bovino adulto), ovvero a 10,65 Wh/l di latte prodotto.
La componente elettrica, però, costituisce solo una par- te, quasi sempre minoritaria, del consumo energetico totale per l’alimentazione: bisogna aggiungere l’energia termica consumata dalle macchine utilizzate per le di- verse operazioni di preparazione e distribuzione degli alimenti, nonché quella impiegata per l’allattamento dei vitelli. Questa entità risulta mediamente pari a 437,2 kWh/anno per Uba, ovvero a 74,77 Wh/l di latte.
In totale l’alimentazione richiede un consumo medio annuo di 516,5 kWh/Uba, pari a 85,42 Wh/l di latte (foto 1).
Ventilazione di soccorso estiva
Il consumo di energia elettrica per il funzionamento dell’impianto di ventilazione estiva di soccorso risulta di 93,2 kWh/anno per Uba, cioè 13,9 Wh/l di latte. In questo caso il consumo è tipicamente concentrato nei mesi più caldi, da maggio a settembre, con il picco nei tre mesi estivi. La tecnologia ad inverter, che caratterizza gli impianti più moderni e dovrebbe consentire rispar- mi di energia elettrica (a parità di prestazioni fornite), è diff usa solo nel 25% delle aziende.
Zona di mungitura
La zona di mungitura è l’area di una stalla per vacche da latte a maggior concentrazione di tecnologia e spesso è responsabile di una quota considerevole dei consumi energetici della componente elettrica.
Una prima voce è quella relativa ai consumi elettri- ci per le operazioni di mungitura (funzionamento impianto e lavaggio): si stima un consumo medio di 110,4 kWh/anno per vacca in lattazione, pari a 12,75 Wh/l di latte. Per l’energia termica utilizzata per il riscaldamento dell’acqua tecnologica, allorquando l’azienda non utilizzi boiler elettrici, la media dei con- sumi è pari a 77,7 kWh/anno per vacca in lattazione, ovvero a 8,7 Wh/l di latte. Per l’energia elettrica con- sumata per il raff reddamento in cisterna del latte per produzione di Parmigiano-Reggiano, la media è pari a 84,3 kWh/anno per vacca in lattazione, equivalente a 9,9 Wh/l di latte.
Il lotto zona di mungitura, quindi, presenta un consu- mo energetico totale di 272,4 kWh/anno per vacca in lattazione, pari a 31,35 Wh/l di latte prodotto.
incidono sui consumi
Le caratteristiche delle stalle
PAOLO ROSSI, ALESSANDRO GASTALDO, LORENZO LESO, Crpa spa, Reggio Emilia
manente o semipermanente, che richiede trattori attrezzati per l’asportazione della lettiera esausta. Gli impianti di tipo idrau- lico sono presenti soltanto nel 10% degli allevamenti, ma il numero medio di capi serviti è molto elevato (1.085).
Il consumo medio di energia elettrica per la rimozione degli effl uenti è pari a 47,8 e 38,2 kWh/anno rispet- tivamente per capo servito e per Uba, abbastanza ben distribuito nell’arco della giornata tipo. Il consumo di energia termica, invece, è più del doppio, ovvero di 114,6 kWh/anno per capo servito.
Foto 1. Per l’alimentazione è necessario un consumo annuo di circa 516 kWh/Uba, pari a 85,42 Wh/l di latte.
Gestione lettiere ed effl uenti
Per la rimozione degli effl uenti vengono utilizzati mezzi mec- canici (come trattrici dotate di pale raschianti o di benne ca- ricatrici) nell’85% delle aziende, con un numero medio di capi serviti pari a 64, mentre nel 95% dei casi sono installati impianti meccanici fi ssi (raschiatori, nastri trasportatori), con 197 capi mediamente serviti. La contemporanea presenza di entrambi i sistemi in quasi tutte le aziende dipende dal fatto che spesso, nelle stalle della rimonta, è presente la lettiera per-
Altro aspetto da considerare è la cura delle aree di riposo (foto 2). Il consumo medio annuale di lettiera nelle stal- le del campione è pari a 721 kg/Uba, con un minimo di 226 e un massimo di 1.613. Per distribuire tale quan- titativo di lettiera si consumano in media 79,9 kWh/
anno per capo servito di energia termica (57,1 kWh/
anno per Uba).
Una volta allontanati dalla stalla, gli effl uenti zootecnici devono essere stoccati in apposite strutture (concimaie e vasche). In 2 aziende per queste operazioni sono stati registrati consumi termici di 34,4 kWh/Uba all’anno;
diverso il discorso per l’energia elettrica, il cui consumo annuo per le operazioni di trattamento degli effl uenti ri- sulta di 84,8 kWh/Uba, presentando, com’era prevedi- bile, un’ampia variabilità (da 7 a 258 kWh/Uba), legata alle tipologie di impianti presenti (foto 3).
L’energia termica, ovviamente, riveste un ruolo impor- tante nelle operazioni di distribuzione degli effl uen- ti sui terreni: il suo consumo medio ammonta a 218 kWh/Uba per anno. Se questo viene parametrato alla superfi cie di terreno disponibile si ottiene un valore di 421 kWh/anno per ettaro di Sau. In un solo ca- so è stato segnalato un consumo di energia elettrica per la distribuzione degli effl uenti sui terreni, per un ammontare di 4,5 kWh/anno per Uba, da attribuirsi all’uso di una pompa per la fertirrigazione.
Illuminazione
L’indagine ha consentito di rilevare le caratteristiche degli apparecchi illuminanti distintamente per 3 aree: zone di stabulazione (stalle), altri edifi ci di servizio e illuminazione
Foto 2. La distribuzione di materiali da lettiera necessita di un consumo di energia termica pari a circa 57 kWh/anno per Uba.
Tab. 1 - CONSUMI ENERGETICI MEDI DEL CAMPIONE DI AZIENDE BOVINE DA LATTE DELL’EMILIA-ROMAGNA PER FONTE ENERGETICA E TIPOLOGIA DI OPERAZIONE
(espressi in chilowattora/anno per Uba - Unità bovino adulto).
esterna. Il consumo elettri- co per l’illuminazione delle stalle ammonta mediamen- te a 25,7 e 19,9 kWh/anno rispettivamente per posto e per Uba. Il consumo medio per l’illuminazione esterna e degli altri locali aziendali risulta pari rispettivamente a 9,1 e 6,2 kWh/anno per Uba. Nel complesso, l’illu- minazione richiede un con- sumo medio annuo di circa 34,7 kWh/Uba di energia elettrica.
Le operazioni più costose
Sul fronte dell’energia elettrica (tabella 1), la vo-
ce più rilevante è quella della ventilazione, con il 20%
del consumo, seguita a breve distanza dal trattamento degli effl uenti (18,2%) e dall’alimentazione (17%);
piuttosto consistente anche la voce mungitura, con il 16,2% del consumo.
Passando all’energia termica, si deve notare il grande peso dell’alimentazione, che da sola copre più della me-
tà del consumo termico totale. Grande importanza ha anche la distribuzione degli effl uenti sui terreni, con il 26%, anche se questa utenza non è specifi ca dell’alleva- mento, ma si pone a metà fra operazioni di stalla e di campagna. Le altre voci di consumo termico hanno un peso decisamente minore, con in testa la distribuzione della lettiera (6,8%) e la mungitura (6,4%).
Foto 3. Il consumo di energia elettrica per le operazioni di trattamento degli effl uenti zootecnici è pari a circa 85 kWh/anno per Uba.
OPERAZIONE ENERGIA ELETTRICA % ENERGIA TERMICA %
Alimentazione 79,3 17 437,2 51,9 Ventilazione 93,2 20 0 0 Mungitura 76,1 16,2 54,3 6,4 Raffreddamento latte 55,8 12 0 0
Distribuzione lettiera 0 0 57,1 6,8 Rimozione effluenti 38,2 8,2 41,2 4,9 Trattamento effluenti 84,8 18,2 34,4 4,1 Distribuzione effluenti sui terreni 4,5 1 218 25,9
Illuminazione 34,7 7,4 0 0 TOTALE 466,6 100 842,2 100
Negli allevamenti suinicoli
L’
analisi della domanda di energia delle aziende suinico- le dell’Emilia-Romagna prevista dal progetto “Re Sole”- al quale sono dedicati anche i due precedenti articoli di questo supplemento - è stata svolta mediante 2 indagini: la prima con questionario postale inviato ad oltre 180 aziende (20 lo hanno rispedito compilato), la seconda analitica su un campione di 10 allevamenti. Quest’ultima è in corso di
ultimazione e i dati raccolti ed elaborati in questo articolo riguardano soltanto 4 casi.
Su 20 aziende, 8 sono a ciclo chiuso e 12 aperto; di queste ultime, 3 sono allevamenti da riproduzione e 9 da ingrasso.
Negli allevamenti a ciclo chiuso e da riproduzione il numero di scrofe è mediamente pari a 581, con un minimo di 30 e un massimo di 1.100 unità. Per gli allevamenti da ingrasso i capi sono circa 3.627, con un range compreso tra 170 e 12.000 soggetti.
Da un punto di vista strut- turale, le aziende del cam- pione sono dotate media- mente di 7 porcilaie, con alcuni grandi insediamenti che raggiungono anche i 15 edifi ci di stabulazione. Inol- tre, sono presenti in media altri 3 edifi ci di servizio (de- positi, magazzini, ricoveri per macchine e attrezzi, cu- cine di preparazione dell’ali- mento, ecc..).
Energia elettrica e termica
La potenza contrattuale della fornitura di energia elettrica corrisponde a un valore medio di 115 kW, quindi circa doppio rispetto a quanto rilevato negli alle-
la ventilazione assorbe il 50% dell’elettricità
PAOLO ROSSI, ALESSANDRO GASTALDO, STEFANO PIGNEDOLI, Crpa spa, Reggio Emilia
Foto 1. Impianto di biogas.
vamenti bovini, con un minimo di 6 e un massimo di 380 kW. Se si parametra il numero totale di Uba (Unità bovino adulto) alla potenza contrattuale, risulta un range compreso fra 3 e 38 Uba/kW, con una media di 13 Uba/kW. Parame- trando il consumo al numero di Uba si ottiene un valore di 187 kWh/Uba, con un minimo di 59 e un massimo di 663.
L’indicazione della spesa elettrica annua ha permesso di estrapolare il costo del chilowattora: in media le aziende suinicole del campione spendono 0,15 €/kWh, con un minimo di 0,12 e un massimo di 0,20. Moltiplicando il consumo medio unitario di energia elettrica per il costo medio per chilowattora si ottiene la spesa media sostenu- ta: 28,05 €/Uba.
Per quanto riguarda l’energia termica, il metano è utiliz- zato in soli 4 casi (20% delle aziende), con un consumo medio annuo di 22 m3/Uba e una spesa di 9,58 €/Uba. Per il gasolio e il Gpl i consumi sono stati rispettivamente di 43 e 20 l/Uba per anno e la spesa di 27 e 13 €/Uba. Il totale della spesa energetica termica mostra un valore di circa 41
€/Uba per anno, con un minimo di appena 4 euro e un massimo di quasi 260.
Il consumo energetico annuo, in riferimento alle sole attività connesse all’allevamento ma con esclusione dell’eventuale mangimifi cio, è pari a 1,62 GJ/Uba (450 kWh/Uba), con un minimo di 0,2 GJ/Uba (55,6 kWh/Uba) e un massimo di 3,97 GJ/Uba (1.104 kWh/Uba).
Foto 2. Vasca di preparazione della broda.
dei casi, mentre i ventilatori con regolazione a inverter si trovano nel 30% delle aziende; il 15% è dotato di motori ad alta effi cienza, mentre gli scambiatori/pompe di calore sono utilizzati in una sola azienda del campione.
La grande maggioranza degli allevatori (90%) ritie- ne molto importante investire sulle tecnologie per la produzione di energia rinnovabile e per il risparmio energetico. A conferma di ciò, il 55% delle aziende ha nei progetti futuri l’installazione di un impianto fotovoltaico, il 40% vor- rebbe investire su quelli a biomasse (foto 1, pag. 20) e il 20% sul solare termi- co. Per quanto riguarda il risparmio energetico, le tecnologie più ambite sono i motori ad alta ef- fi cienza (20%) e le lam- pade a basso consumo (20%).
Consumi medi per tipo di operazione
Sono state analizzate le specifi che attività svolte in allevamento.
Alimentazione. La tipo- logia prevalente è quella razionata a “broda” (ali- mentazione liquida), ma nei reparti di svezzamen- to e di accrescimento è utilizzata l’alimentazione secca ad libitum. Il consu- mo elettrico annuo per il funzionamento della vasca di preparazione della bro- da (foto 2, pag. 21) am- monta mediamente a 45,1 kWh/Uba; si devono poi aggiungere in media 7,8 kWh/Uba per i traspor- tatori meccanici (spirali, coclee) e i compressori per
Foto 3. Impianto di riscaldamento nel settore svezzamento.
Fonti rinnovabili e risparmio energetico
Due aziende del campione hanno già installato un im- pianto fotovoltaico, con una potenza media di picco di 73 kW; un’altra è dotata di un impianto per la produ- zione di biogas, con potenza di 60 kW. Per quanto ri- guarda il risparmio energetico, la tecnologia più usata è quella delle lampade a basso consumo, presente nel 60%
Tab. 1 - CONSUMI ENERGETICI MEDI DEL CAMPIONE DI AZIENDE SUINICOLE DELL’EMILIA-ROMAGNA PER FONTE ENERGETICA E TIPOLOGIA DI OPERAZIONE
(espressi in chilowattora/anno per Uba - Unità bovino adulto).
l’apertura delle elettrovalvole pneumatiche. A diff erenza del comparto bovino, in quello suino non è presente una componente rilevante di energia termica consumata per l’alimentazione.
Ventilazione. A fronte di un consumo medio di 110,7 kWh/anno per Uba, quello minimo è di circa 12 kWh/
anno per Uba, il massimo di 287 kWh/anno per Uba; la variabilità è ovviamente legata al grado di diff usione della ventilazione artifi ciale nei diversi reparti dell’allevamento.
Riscaldamento. Soltanto l’allevamento a ciclo chiuso ha esposto consumi termici per il riscaldamento, per un valore annuo di 46,8 kWh/Uba, imputabili al riscalda- mento generale delle sale di maternità e di svezzamento (foto 3).
Mulino. Il suo consumo medio risulta di 14,8 kWh/an- no per Uba e il funzionamento di questo impianto deter- mina evidenti picchi di assorbimento elettrico.
Rimozione effl uenti zootecnici. La tecnica più utilizzata non richiede alcun consumo, in quanto si basa sull’aper- tura manuale di speciali valvole che consentono al liqua- me di scorrere in tubazioni di Pvc e di raggiungere le va- sche di prima raccolta per semplice gravità. I consumi, quindi, sono da attribuirsi al sistema idraulico di pulizia (ricircolo) e all’impiego di pompe di sollevamento per il trasferimento del liquame dalle vasche di raccolta ai bacini di stoccaggio. Il consumo medio di energia elettrica per la rimozione degli effl uenti è pari a 10 kWh/anno per Uba.
Stoccaggio effl uenti zootecnici. Il consumo elettrico annuo per le operazioni di trattamento degli effl uenti risulta pari a 6,6 kWh/Uba e deve essere attribuito al funzionamento di pompe, agitatori meccanici e sepa- ratori solido/liquido.
Distribuzione effl uenti sui terreni. Il consumo me- dio di energia elettrica ammonta a 28,3 kWh/Uba per anno, mentre quello termico è pari a 52,7 kWh/Uba, per una richiesta energetica complessiva di 63,5 kWh/
Uba all’anno.
Illuminazione. Negli allevamenti del campione si con- sumano in media 4,2 kWh/anno per Uba, valore deci- samente più basso rispetto a quanto riscontrato negli allevamenti bovini.
Sul fronte dell’energia elettrica (tabella 1) la voce più rilevante è quella della ventilazione, con quasi il 50%
dei consumi totali. In seconda posizione si colloca l’ali- mentazione, con il 23,3%, seguita dalla distribuzione degli effl uenti sui terreni, con il 12,4%. Nettamente meno rilevanti le altre voci.
Il consumo termico, invece, è stato rilevato per due sole utenze, ovvero la distribuzione degli effl uenti in campagna, per un ammontare medio annuo di 52,7 kWh/Uba, e il riscaldamento dei locali d’allevamen- to, per un valore medio annuo di 46,8 kWh/Uba. Nel complesso, l’energia termica incide meno rispetto a quella elettrica.
OPERAZIONE ENERGIA ELETTRICA % ENERGIA TERMICA %
Alimentazione 52,9 23,3 0 0 Ventilazione 110,7 48,7 0 0 Riscaldamento 0 0 46,8 47 Mangimificio 14,8 6,5 0 0 Rimozione effluenti 10 4,4 0 0
Trattamento effluenti 6,6 2,9 0 0 Distribuzione effluenti sui terreni 28,3 12,4 52,7 53
Illuminazione 4,2 1,8 0 0 TOTALE 227,5 100 99,5 100
I
l risparmio energetico, oltre ad essere un obiettivo stra- tegico per il futuro del Pianeta, costituisce un impor- tante fattore di effi cienza e redditività per ogni attività produttiva. Ciò è vero anche per gli allevamenti zootec- nici, poiché il costo dell’energia (elettricità e carburante) costituisce una quota ragguardevole degli oneri produt- tivi. Pertanto una riduzione anche modesta, in termini relativi, può essere decisiva per la redditività d’impresa.Per questo motivo è importante condurre ricerche volte a defi nire l’entità dei consumi energetici per ogni fase del processo operativo e, conseguentemente, evidenziare le voci più consistenti e le soluzioni più idonee a conseguire risparmi signifi cativi. Poiché studi sistematici di tal gene- re, purtroppo, non sono riscontrabili nella realtà italiana, in questo articolo faremo soprattutto riferimento a ricer- che svolte in altri Paesi.
Bovini da latte:
partire dal blocco di mungitura…
I maggiori consumi di energia elettrica (60-70% del to- tale di stalla) sono a carico del blocco di mungitura. Le fonti consultate sono abbastanza concordi nello stimare l’entità di tali consumi, per litro di latte, attorno ai 50- 65 Wh/l (ma con punte fi no a 120), con un aumento del 10-15% per i sistemi robotizzati. Un’altra fonte di consumo è riferibile all’impiego di carburante per le ope- razioni di stalla.
Le azioni fi nalizzate a conseguire un risparmio energetico, quindi, dovrebbero riguardare in primo luogo il blocco di mungitura. Una possibilità è data dall’adozione di un sistema di pre-raff reddamento del latte, consistente in uno scambiatore di calore latte-acqua posizionato fra la pompa del latte e il serbatoio; in questo modo si può conseguire un risparmio del 40-50% sul consumo complessivo.
Ancora più consistente, nel caso di allevamenti che pro- ducono latte non destinato a Parmigiano-Reggiano, è il risparmio ottenibile adottando un recuperatore del ca- lore emesso dall’impianto frigorifero per pre-riscaldare l’acqua di lavaggio: il risparmio può essere del 70-80%
rispetto all’energia che occorre per riscaldare l’acqua.
Un’altra soluzione consiste nel mantenere bassa la tem- peratura dell’ambiente attorno al frigorifero, dal mo- mento che l’effi cienza aumenta all’aumentare del gra- diente termico fra aria e fl uido; si può così ottenere un risparmio di 5 Wh/l (18% di economia) ogni 5 °C di riduzione della temperatura ambientale. Soluzioni utili allo scopo possono essere:
– favorire la ventilazione della sala del latte ponendo il gruppo del freddo vicino all’entrata dell’aria (posizio- nata in basso, con uscita verso l’alto);
– disporre la parte posteriore del serbatoio all’esterno, ben riparata;
– collocare il gruppo frigorifero (separato del serbatoio) all’esterno, a distanza inferiore a 10 metri e ben pro- tetto;
– mantenere pulite dalla polvere le alette del radiatore.
Da ultimo, un corretto dimensionamento della pom- pa del vuoto e, conseguentemente, della durata della mungitura consente di ridurre ulteriormente i consumi elettrici.
… e ridurre il tempo di lavoro dei mezzi meccanici
Riguardo al carburante, la principale azione di risparmio riguarda la riduzione del tempo di lavoro impiegato dai mezzi meccanici per la distribuzione dell’alimento. Assu- mono quindi importanza l’organizzazione dei percorsi e la dimensione dei mezzi, in quanto condizionano il nu-
Risparmiare si può:
ecco come intervenire
PAOLO ZAPPAVIGNA, Dipartimento di Protezione e Valorizzazione Agroalimentare,Università di Bologna
mero e l’entità degli spostamenti; in particolare conviene privilegiare la vicinanza fra la stalla e il deposito dei fo- raggi, oppure optare per impianti automatici a funzio- namento elettrico, particolarmente interessanti nel caso in cui l’azienda abbia un impianto fotovoltaico (foto 1).
Molto importante è anche l’organizzazione del lavo- ro, che può migliorare l’effi cienza energetica raziona- lizzando le fasi ed evitando la presenza di ostacoli che
interrompano la routine (ad esempio barriere e porte da manovrare). Anche il modo di guida e una buona manutenzione dei mezzi portano risparmi che possono arrivare a 1,5 litri/ora.
L’impiego di raschiatori automatici è preferibile rispet- to a quello dei trattori: la potenza richiesta, infatti, nel primo caso è di 7,5 kW, contro i 50-60 kW (70-80 CV) erogati dal trattore.
Foto 1. Robot per l’avvicinamento del foraggio alla mangiatoia e per la distribuzione del mangime concentrato.
Foto 2. Sala parto con riscaldamento localizzato del nido per i suinetti.
Suini: un buon isolamento degli edifi ci fa la diff erenza
La prima azione da compiere ai fi ni del risparmio ener- getico è un’accurata analisi dell’azienda, per determina- re l’entità delle varie voci di consumo e confrontarla con scale appositamente predisposte, per evidenziare i valori eccessivi (alcuni studi stranieri propongono specifi che metodiche).
Una seconda azione riguarda il miglioramento del grado di isolamento degli edifi ci, soprattutto quelli riscaldati (foto 2). Si tratta di eff ettuare una valuta- zione caso per caso sugli scambi termici, sia attra- verso l’involucro edilizio che per ventilazione (in un edifi cio ben isolato essi incidono rispettivamente per il 18% e l’82%), comprese le eventuali perdite per cattiva tenuta dei vari componenti. Un’appropriata combinazione tra riscaldamento e ventilazione costi-
tuisce certamente l’obiet- tivo più rilevante, poiché le due fi nalità agiscono in opposizione fra loro, in quanto l’aumento del ricambio d’aria compor- ta anche un maggior fab- bisogno di riscaldamen- to. Idealmente un unico termostato dovrebbe re- golare entrambe, curan- do che la temperatura di attivazione del riscalda- mento sia leggermente inferiore, o al massimo uguale, a quella di attiva- zione dei ventilatori.
Anche l’effi cienza dell’il- luminazione può essere migliorata, sfruttando in- nanzitutto al massimo la luce naturale, opportuna- mente fi ltrata e schermata e, in secondo luogo, usan- do tubi fl uorescenti a bas- so consumo (risparmio tra il 15 e il 70%).
Un altro campo di azione è quello dei recuperatori di calore: uno scambiato- re di calore aria-aria in- stallato in un’unità post- svezzamento può portare ad un risparmio fra il 40 e il 60% dell’energia per riscaldamento.
Avicoli: attenzione anche alla pulizia degli impianti
Un’indagine condotta in Francia (Chambre régionale d’agriculture des Pays de la Loire, 2010) ha stimato che i consumi di energia nella filiera avicola da carne incidono per circa il 3,7% dei costi di produzione e sono così ripartiti: 80% gas propano, 13% elettrici- tà, 7% carburante.
Nel caso di galline ovaiole in gabbia il consumo me- dio (quasi esclusivamente elettrico) è di 3,15 kWh/
posto, ossia 0,27 kWh/kg di uova (compreso il set- tore pollastre). Le azioni per il risparmio sono molto simili a quelle per il settore suinicolo (foto 3).
Riguardo agli edifici sono da curare: l’orientamento (con ventilazione dinamica trasversale è preferibile avere, nei settori riscaldati, l’entrata d’aria a sud);
l’isolamento (specie il soffitto, cui spetta il 70% del-
la perdita di calore); la tenuta all’infiltrazione d’aria;
l’illuminazione, privilegiando quella naturale, meno costosa e adatta per carni e uova.
A livello di impianti, da tenere presente che gli ae- rotermi sono più efficienti dei radiatori, per quanto questi ultimi abbiano fatto considerevoli progressi negli anni recenti; con un recuperatore di calore si può risparmiare notevolmente; ammodernare gli im- pianti di ventilazione può consentire, anche grazie al miglioramento delle tecniche di controllo, risparmi consistenti (controllo congiunto di riscaldamento e ricambio d’aria).
Infine un ruolo significativo spetta alle pratiche di gestione: una pulizia costante di sensori, ventilatori e corpi radianti serve a mantenere alta la loro effi- cienza; anche una buona gestione della lettiera e l’at- tenzione a contenere la creazione di polveri possono contribuire a ridurre i fabbisogni.
Foto 3. Nel caso delle galline ovaiole è possibile risparmiare energia con azioni simili a quelle adottate per i suini. (Foto Wikimedia)
I
l Piano d’azione nazionale per le energie rinnovabili (Pan) - redatto dal ministero dello Sviluppo economico nel 2010, in conformità alla direttiva 2009/28 (poi recepita dal decreto legislativo 28/2011) - è un documento programmatico con cui si defi niscono le modalità per raggiungere l’obiettivo di soddisfare, nel 2020, il 17% dei consumi fi nali nazionali di energia con fonti rinnovabili. In particolare, il Pan stabilisce traguardi intermedi per ogni anno e assegna ruoli specifi ci per ogni tecnologia e fonte.Per quanto concerne l’energia elettrica prodotta da fonte solare, fi ssa l’obiettivo di 8.600 MWe installati (occorre circa 1 ettaro di terreno per MW elettrico, includendo anche le tare) e di 11.350 GWh (milioni di kWh) in termini di energia prodotta: si tratta di un incremento, rispetto ai valori registrati nel 2005, di 250 volte per la potenza installata e di 365 volte per l’energia ottenuta.
Sempre in termini di programma, nel 2020 l’energia elet- trica da fonte solare sarà circa l’11% dell’energia elettrica generata da fonti rinnovabili.
Come noto, negli ultimi anni il mercato italiano del foto- voltaico ha conosciuto una notevolissima espansione, per ef- fetto della combinazione di un effi cace sistema di incentiva- zione - il cosiddetto Conto Energia - del forte sviluppo della capacità produttiva mondiale e della conseguente riduzione dei costi dei componenti. Questi elementi hanno portato il nostro mercato a diventare nel 2010 il secondo al mondo, dopo la Germania.
In Italia, al 31 maggio 2011, risultavano in esercizio 213.229 impianti fotovoltaici incentivati con lo strumento del Conto Energia (che si basa su una tariff a fi ssa del kWh garantita per un lungo periodo di tempo) per una potenza comples- siva di 5.756 MW. Analizzando la relativa distribuzione, è interessante notare come il 54% degli impianti abbia una
potenza compresa tra 3 e 20 kW ed oltre il 36% inferiore ai 3 kW. Osservando, invece, la potenza complessiva - suddivi- sa per classi di taglia degli impianti - si evince (grafi co 1) che il maggior contributo (38%) è fornito da impianti compresi tra 200 e 1.000 kW, seguiti da quelli di 20-200 kW (21%) e di 1.000-5.000 kW (12,5%).
A partire dal 2006, da quando ha avuto inizio il siste- ma di incentivazione del Conto Energia, si osserva un progressivo aumento del numero degli impianti annual- mente entrati in esercizio, con un massimo nel 2010 (84.512), presumibilmente destinato ad aumentare nel 2011. Analogamente, ogni anno è aumentata la poten- za media degli impianti installati, passando da 7 kW del 2006 ai 27 del 2010, ai 40 kW del 2011.
Gli impianti fotovoltaici in Emilia-Romagna
In Emilia-Romagna, in particolare, si registrano 20.112 impianti, per un totale di 636 MW (circa il 7% nel set- tore agricolo), che ne fanno la terza regione per potenza installata, dopo Puglia (circa 981 MW) e Lombardia (670 MW). L’analisi della distribuzione del numero degli im- pianti evidenzia una generale adesione all’andamento na- zionale, ma con una riduzione della classe di potenza 3-20 kW (48%), a favore di impianti inferiori a 3 kW (39%) e compresi tra 20 e 200 kW (10,5%). Osservando la poten- za complessiva, invece, si nota come la taglia media degli impianti in Emilia-Romagna è di 48 kW, sensibilmente maggiore del dato nazionale.
In questa fase la quantifi cazione dell’energia prodotta dagli impianti fotovoltaici risulta molto aleatoria, dato l’elevato numero di impianti entrati in esercizio negli ultimi mesi,
Fonti rinnovabili:
potenzialità e sviluppo del solare in Italia
GIOVANNI RIVA, Università Politecnica delle Marche
ma si può stimare - a partire dai dati provvisori pubblicati da Terna per il 2010 - che quelli ad oggi in esercizio sod- disfi no per il 2011 circa l’1,5% dei consumi interni lordi nazionali di energia elettrica. Limitando il confronto con il Pan alla potenza installata, si nota che essa supera di gran lunga le aspettative, raggiungendo nel 2011 i valori previsti per il 2015/2016.
Lo sviluppo futuro del fotovoltaico, come da più parti sottolineato, rimane diffi cilmente prevedibile, conside- rata l’instabilità del quadro legislativo ed incentivante e l’infl uenza politica dei vari gruppi di interesse. È oppor- tuno sottolineare, però, che gli incentivi sinora accordati hanno contribuito in modo determinante a far crescere l’industria del settore: si legge infatti sempre più spesso di un prossimo raggiungimento della cosiddetta grid parity (ovvero la parità dei costi tra energia della rete elettrica e quella degli impianti fotovoltaici), che renderà lo svilup- po del mercato totalmente indipendente da incentivi.
Secondo mercato europeo nel settore del calore
Nel settore del calore, invece, il Pan attribuisce un obiet- tivo di produzione del solare termico al 2020 di 1.586 ktep (migliaia di tonnellate equivalenti di petrolio), cioè 57 volte superiore rispetto al 2005; ci si aspetta, quindi, che il solare coprirà ben il 15% dei fabbisogni di energia termica da rinnovabili.
In Italia la diff usione del solare termico (produzione di acqua calda per usi sanitari e generali) è ancora ridotta rispetto ad altri Paesi europei, nonostante le forti poten- zialità nazionali. Basti pensare che nel 2009 risultavano installati 25,3 MWt per 1.000 abitanti (per 1 MW ter- mico sono suffi cienti circa 1.400 m2 di collettori solari, quindi un rapporto di 1:7 con il fotovoltaico), contro i 367,1 dell’Austria ed i 107,6 della Germania (Solar Heat Worldwide 2011). Ciononostante, alla fi ne del 2009 risultavano installati 2.101.344 m2 nel nostro Paese, divenuto ormai il secondo mercato europeo per dimensioni, con cir- ca 480.000 m2 di nuovi collettori venduti annual- mente.
Secondo Assolterm (l’as- sociazione di categoria), le vendite nel 2010 sono state leggermente superio- ri, attestandosi intorno ai 500.000 m2. La crescita del mercato e la sua attuale rilevanza è dovuta all’intro- duzione di specifi ci obbli- ghi di integrazione negli edifi ci di nuova costruzione e all’esistenza di due mec- canismi di incentivazione per gli edifi ci esistenti: il meccanismo dei Titoli di effi cienza energetica (Tee, ovvero i certifi cati bianchi) e le detrazioni fi scali del 55% per le persone fi siche
Graf. 1 - NUMERO E POTENZA COMPLESSIVA DEGLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI INCENTIVATI DAL CONTO ENERGIA FINO AL 31 MAGGIO 2011,
IN ITALIA E IN EMILIA-ROMAGNA.
