Piano di Innovazione Farmer
Filiera a risparmio energetico e idrico per il Parmigiano Reggiano
Paolo Rossi, Stefano Pignedoli, Ambra Motta – CRPA Spa Alberto Menghi – Fondazione CRPA Studi e Ricerche
Alessandro de Nardi, Andrea Toneguzzi, Andrea Rocchini – Brainwise srl Alberto Lasagni – Consorzio La Rocca
Nel settore lattiero caseario, come negli altri settori produttivi, il tema dell'energia, dei consumi energetici e delle relative fonti di approvvigionamento ha assunto, con il passare degli anni, un'importanza sempre maggiore. Il progresso tecnologico, infatti, ha permesso la sostituzione di quote elevate di forza lavoro con forza motrice e ha comportato il crescente impiego di fonti energetiche diverse. Anche il settore lattiero-caseario è stato interessato da un processo di intensa ristrutturazione produttiva e tecnologica. Per questa ragione le spese energetiche dei caseifici sono andate progressivamente crescendo, tanto da richiedere una sempre maggiore attenzione di questo fattore di produzione. Da non sottovalutare inoltre l’aumento di sensibilità da parte dei consumatori nei riguardi delle tematiche ambientali e la ricerca di prodotti sempre più sostenibili sotto questo punto di vista.
Opuscolo n. 1 – Febbraio 2020
Il Gruppo Operativo
Per affrontare queste problematiche è stato creato un Gruppo Operativo per l’Innovazione Farmer – Filiera a risparmio energetico e idrico per il Parmigiano Reggiano, formato da 5 caseifici cooperativi (Latteria Sociale Centro Rubbianino, Latteria Sociale La Famigliare, Latteria sociale Rinascente San Bartolomeo, Latteria Tullia, Latteria Sociale Moderna) e 10 allevamenti (Ca' Rossa Di Fontanili E C., La Rubina Di Bezzi Alessandro, Patrizio e Maurizio, Az. Agr. Artioli Fabrizio, Azienda Agricola Menozzi Edgardo, Rainero e Mauro, Fattoria Rossi, Azienda Agricola Tondelli
Fabrizio, Società Agricola Truzzi Luciano E Giuseppe, Az.
Agr. Molon, Vallone Di Volta Giuseppe e C.) all’interno di un progetto di filiera coordinato dal Consorzio La Rocca. Il coordinamento scientifico del progetto è stato affidato al CRPA di Reggio Emilia. La realizzazione tecnica è stata affidata alla ditta Brainwise di Treviso.
La sfida era quella di riuscire a intervenire in modo significativo sui consumi e sui costi energetici in allevamenti e caseifici, basandosi sulla possibilità di ottenere dati di consumo in tempi rapidi con meccanismi di verifica, allarme e indirizzo per un efficientamento continuo delle imprese coinvolte.
Gli studi precedenti
Le tematiche relative all’utilizzo dell’energia e al risparmio energetico erano già state affrontate in progetti di ricerca coordinati dal CRPA a livello di allevamenti e di caseifici. Per quanto riguarda gli allevamenti, l’indagine condotta nell’ambito del progetto ReSole aveva permesso di valutare i consumi energetici, che per il comparto bovino da latte si riassumono in:
• consumi elettrici: impianti di mungitura, di alimentazione, di raffrescamento, di asportazione e trattamento effluenti, di illuminazione;
• consumi termici: preparazione e distribuzione alimenti, cura delle aree di stabulazione, distribuzione effluenti sul terreno.
Dalle rilevazioni effettuate in 64 allevamenti con una dimensione media di 180 vacche da latte e 114 ha di SAU, con una potenza contrattuale media di 51 kW (0,18 kW/UBA), si è registrato un consumo di energia
elettrica pari a 510 kWh/vacca, corrispondenti in termini economici a 102 €/vacca di costo di energia attiva, cioè quella che viene trasformata in lavoro e calore, e a 19,9 €/vacca di costo di energia reattiva, cioè quella legata al fattore di potenza (cos ).
Per quanto riguarda invece l’energia termica si è rilevato che:
• il metano è presente nel 16,6% delle aziende, con un consumo medio di 28 m3/vacca (pari a 24,64 €/vacca);
• il gasolio è presente in tutte le aziende, con un consumo medio di 109 l/vacca
(73 €/vacca) esclusi i lavori di campagna;
• il GPL è presente nel 33% delle aziende, con un consumo medio di 92 l/vacca (pari a 64
€/vacca).
La spesa media totale energetica termica è stata calcolata in 105 €/vacca. È stato inoltre possibile ripartire i consumi elettrici e termici negli allevamenti in modo più dettagliato come illustrato in tabella 1 .
Tabella 1 - Consumi energetici medi del campione di aziende bovine da latte per fonte energetica e per tipologia di operazione (kWh/anno per UBA)
Il consumo medio annuo totale di energia è stato calcolato in circa 1.100 kWh/UBA, con una variabilità molto ampia all’interno del campione, da un minimo di 400 kWh/UBA a un massimo di 2.200 kWh/UBA.
Dalle analisi effettuate nei caseifici è stato inoltre possibile, nell’ambito del progetto ERICA, calcolare i consumi elettrici, che sono stati in media di 41,4 kWh per tonnellata di latte lavorato (con una forte variabilità da un minimo di 15,2 ad un massimo di 92,7 kWh/t latte), e i costi relativi ai consumi elettrici, pari in media a 0,17 €/kWh (con una forte variabilità da un minimo di 0,11 ad un massimo di 0,22 €/kWh).
I consumi termici si sono assestati in media a 11,13 Sm3/t di latte lavorato, con un costo medio pari a 0,513
€/Sm3. In 17 dei 22 caseifici analizzati che utilizzano il metano, questo è l’unica fonte energetica termica. Il consumo medio di questi caseifici risulta pari a 13,64 Sm3/t di latte conferito. Considerando un pci (potere calorifico inferiore) del metano di circa 30 MJ/Sm3, si ottiene un consumo di 409,2 MJ/t, corrispondente a 113,8 kWh/t di energia termica.
Nei 17 caseifici che utilizzano solo metano il consumo totale di energia è pari a: energia elettrica + energia termica = 37,3 + 113,8 = 151,1 kWh/t latte lavorato.
Per i medesimi 17 caseifici e con riferimento ai dati medi già esposti, possiamo calcolare la spesa energetica media: energia elettrica 6,34 €/t latte + energia termica 7,00 €/t latte = 13,34 €/t latte lavorato.
Costo dell’elettricità negli allevamenti
L’analisi dei costi di elettricità rilevati per l’anno 2018 ha permesso di evidenziare la variabilità di spesa esistente nei vari allevamenti e caseifici del Gruppo operativo e di calcolare anche un costo medio per unità di prodotto (latte prodotto e latte lavorato).
Questo tipo di analisi è stata effettuata al momento in 9 dei 10 allevamenti partecipanti al progetto. La variabilità di spesa è stata piuttosto ampia e varia dai 5.000 ai 22.000 € annui per singola azienda. Il dato, che in valore assoluto ha poco significato, se viene messo in relazione al latte prodotto indica una spesa media di 1,05 €/100 kg di latte prodotto con una variabilità da 0,46 € a 2,33 € per ogni 100 kg.
Tabella 2- Costo dell’elettricità negli allevamenti (2018)
Costo dell’elettricità nei caseifici
Questo tipo di analisi è stata svolta in tutti e 5 i caseifici del Gruppo Operativo. Anche in questo caso si è registrata una variabilità di spesa molto, che oscilla dai
44.000 € ai 146.000 €. Mettendo in relazione questi valori con il latte lavorato si ottiene la spesa unitaria per l’energia elettrica, che in media è di 0,82 €/100 kg di latte trasformato in Parmigiano-Reggiano. La variabilità oscilla tra 0,64 e 1,11 €/100 kg.
Tabella 3- Costo dell’elettricità nei caseifici
I risultati delle analisi sopra riportate sono stati sempre ottenuti tramite una rilevazione di dati storici che quindi venivano elaborati a posteriori e che hanno permesso di ricavare l’entità dei consumi e dei relativi costi. Si tratta però di dati in continua evoluzione sia in termini di consumi che di costi, che hanno bisogno di un monitoraggio continuo in grado di permettere una ottimizzazione degli utilizzi.
Il progetto di Farmer, per intervenire in modo significativo sui consumi energetici in allevamenti e caseifici, si è basato sulla raccolta dei dati di consumo energetico in tempi rapidi, per metterli in relazione con il prodotto lavorato, attraverso la creazione di un prototipo (internet based) di monitoraggio energetico e idrico on-line in allevamenti e caseifici, fino alla fase di commercializzazione, in grado di attivare dei meccanismi di verifica, allarme e indirizzo che possano portare all’efficientamento dei processi produttivi delle imprese coinvolte.
L’architettura della soluzione adottata per la realizzazione degli obiettivi ha previsto l’installazione di misuratori per la raccolta di una serie di parametri di consumo elettrico (in allevamenti e caseifici) e idrico solo nei caseifici. Sono stati inoltre installati dei
rilevatori di temperatura e umidità all’interno e all’esterno dei fabbricati monitorati. Questi misuratori trasmettono i dati a dei data logger che sono in grado di immagazzinare in loco i dati rilevati. La trasmissione dei dati avviene mediante la tecnologia wireless a radiofrequenza Long Range (tecnologia LoRa), a lungo raggio e bassa potenza, che viene utilizzata nell'implementazione di molte reti di dispositivi Internet of Things (IoT). LoRa consente trasmissioni a lungo raggio (oltre 5 km su frequenze come 433 MHz, 868 MHz). Il sistema permette quindi di raggiungere edifici agricoli, soprattutto stalle, non sempre vicini a luoghi abitati o privi della possibilità di trasmissione di dati. Il data logger ha poi bisogno di un collegamento internet per trasferire periodicamente i dati raccolti a reti cloud in grado di alimentare la piattaforma web per la restituzione dei dati.
Per un maggiore dettaglio, nella progettazione del sistema si sono tenuti in massima considerazione i seguenti elementi:
• flessibilità;
• affidabilità;
• facilità di installazione.
Per la raccolta dei dati di consumo sono state utilizzate le seguenti tecnologie:
- per le misure elettriche, misuratori con TA esterni in grado di leggere assorbimenti fino a 250A connessi in RS485 direttamente al data logger o tramite un gateway LoRa;
- per i consumi idrici, la tecnologia a ultrasuoni, precisa e che non necessita di interventi invasivi sugli impianti. La centralina di
acquisizione comunica sempre in RS485 con il data logger.
- anche per la rilevazione dei parametri ambientali di temperatura e umidità (interna ed esterna) si sono utilizzate delle sonde bivalenti connesse in RS485 al data logger.
La piattaforma web e alcuni esempi di reportistica L’insieme dei dati raccolti viene inviato, tramite la connessione internet, al cloud di aggregazione denominato Euclide. In Euclide i dati vengono innanzitutto archiviati in un database, per essere poi analizzati producendo grafici di rappresentazione dei diversi indici di progetto per le analisi singole o comparative. L’accesso al cloud è possibile, con diversi
livelli di visibilità, sia ai gestori del progetto che ai referenti per le diverse stalle o caseifici (ciascuno per la propria struttura) in modo sicuro.
Nell’ambiente internet si riesce ad effettuare una geolocalizzazione degli allevamenti e dei caseifici convolti nel progetto, come mostrato nella figura seguente.
Per ciascun allevamento o caseificio è poi possibile avere un quadro del numero di sensori e di dati che vengono raccolti e la scansione temporale con cui i dati vengono rilevati e trasmessi per essere elaborati.
Per la reportistica grafica i dati rilevati sono stati divisi in 3 categorie:
1) elettrici, 2) idrici,
3) valori di temperatura e umidità.
Per ciascuna categoria viene riportato il dato medio rilevato sotto forma di cruscotto.
Inoltre, viene evidenziata la ripartizione dei consumi all’interno del caseificio o allevamento.
Infine, vengono riportati i trend grafici di consumo.
La piattaforma realizzata è molto flessibile e permette di modificare le modalità di restituzione dei dati in base alle esigenze degli utilizzatori della piattaforma. Inoltre, permette di aggiungere elementi utili alla definizione degli indicatori
necessari all’ottimizzazione dei consumi elettrici e idrici, in particolare con l’inserimento della quantità di latte prodotta negli allevamenti o trasformata nei caseifici.
Le prospettive del sistema
Il progetto ha permesso di individuare in allevamenti e caseifici una casistica di impianti e di consumi piuttosto standard e di identificare una tecnologia di sensori adatti a questo tipo di impianti. Sono stati creati quindi dei kit che rendono piuttosto semplice la messa in rete di ogni eventuale altro allevamento o caseificio non appartenente al Gruppo Operativo, che volesse monitorare i propri consumi e confrontarsi con altri per capire se i consumi idrici ed energetici sono in linea con quelli di altri operatori, oppure se vi siano dei margini di miglioramento. La sua replicabilità sarebbe inoltre possibile a costi piuttosto contenuti, in quanto il prototipo ha già sviluppato la parte web necessaria all’analisi e alla reportistica.
Un elemento poco esplorato al momento è rappresentato dalla possibilità di utilizzare questa
piattaforma per definire un percorso di certificazione di attività di risparmio energetico svolte dagli allevamenti e dai caseifici aderenti a questa piattaforma. Si tratta, infatti, di uno dei pochi casi in cui i diversi anelli di una filiera (in questo caso del Parmigiano Reggiano) si mettano insieme per svolgere un’attività di monitoraggio ed efficientamento idrico ed energetico controllabile in tempo reale.
In un periodo come quello attuale, in cui le tematiche ambientali iniziano a giocare un ruolo importante anche a livello del consumatore, una certificazione di questo tipo potrebbe dare alla filiera del Parmigiano Reggiano un vantaggio competitivo non indifferente rispetto a pochi altri che nel settore lattiero-caseario stanno lavorando in modo concreto in questo ambito. Ma per far questo dovranno essere gli stessi operatori del settore, e in particolare i caseifici, a farsi promotori di questa attività.
Consorzio La Rocca s.c.a.
Capofila
Autorità di Gestione: Direzione Agricoltura, caccia e pesca della Regione Emilia-Romagna Iniziativa realizzata nell’ambito del Programma regionale di sviluppo rurale 2014-2020 - Tipo di operazione 16.2.01 – Supporto per progetti pilota e per lo sviluppo di nuovi prodotti, pratiche, processi e tecnologie nel settore agricolo e agroalimentare - Focus Area 3A. - Migliorare la competitività dei produttori
primari integrandoli meglio nella filiera agroalimentare attraverso i regimi di qualità, la creazione di un valore aggiunto per i prodotti agricoli, la promozione dei prodotti nei mercati locali, le filiere corte, le associazioni e organizzazioni di produttori e le organizzazioni
interprofessionali. - Progetto “FARMER: filiera a risparmio energetico e idrico per il Parmigiano-Reggiano”.
