Scenari economico-organizzativi nella filiera agro-energetica dei residui viti-vinicoli in Emilia-Romagna

Introduzione

Negli ultimi anni il settore agricolo ha subito profondi cambiamenti relativi ai fattori tecnologici impiegati, comportando una crescente dipendenza del settore dalle fonti energetiche. Ciò pone l’impresa agricola in posizione strategica rispetto a questioni relative alla sicurezza energetica, all’urgenza di ridurre le emissioni e quindi amplia lo spettro di possibilità relative alla diversificazione del reddito agricolo.
La strategicità della biomassa risiede nella possibilità di valorizzare oltre i prodotti anche i sottoprodotti, ovvero i residui colturali, agro-zootecnici ed agroindustriali senza determinare effetti competitivi sui mercati dei prodotti agricoli tra la destinazione alimentare e non.
L’obiettivo di questo studio è quello di verificare la fattibilità tecnica ed economica della produzione energetica da residui vitivinicoli, quali sarmenti e vinacce in Emilia-Romagna. Il principale scopo è individuare possibili strutture organizzative, coerenti con i requisiti economici, energetici e tecnologici del territorio in esame, al fine di definire eventuali percorsi sostenibili per la filiera agro energetica.
L’analisi delle modalità di valorizzazione energetica è stata condotta tenendo conto delle proprietà energetiche e delle relative caratteristiche tecniche dei sottoprodotti.
Definito il processo produttivo, nelle sue caratteristiche tecniche e strutturali, sono state elaborate analisi di tipo economico e finanziario, volte a fornire indicazioni circa le alternative progettuali e le problematiche relative all’istituzione di una filiera agro energetica in ambito territoriale. La ragione che muove tale studio è quindi di natura organizzativa, in relazione non solo ad indicazioni quantitative ma soprattutto in relazione alle indicazioni di intervento che il legislatore intende promuovere.

La filiera agro-energetica da residui vitivinicoli in Emilia-Romagna

In base ai dati forniti da Agea nel 2008 e 2009 la superficie media investita a vigneto in Emilia Romagna risulta pari a 54.000 ha, cui corrisponde una produzione di quasi 9 milioni di quintali di uva e poco più di 7 milioni di ettolitri di vino. Il livello di aggregazione delle strutture viticole e vinicole, potenziali produttrici di sarmenti e vinacce per la valorizzazione energetica, su cui costruire la mappatura delle strutture produttive sul territorio, è quello provinciale. Viene in tal modo garantita la necessaria capillarità nel territorio e una dimensione adeguata del bacino di approvvigionamento. In base al numero delle aziende viticole e relativa superficie investita a vigneto e al numero delle cantine distribuite sul territorio regionale1 sono stati stimati i quantitativi di sarmenti e vinacce2 potenzialmente utilizzabili a fini energetici.
In tabella 1 vengono riportati, per provincia, i risultati dell’analisi di quantificazione dei residui.

Tabella 1 - Quantificazione dei sarmenti di vite e vinacce3

Fonte: Nostra elaborazione su dati Agea 2008-2009

Data l’elevata disponibilità dei sottoprodotti, è stata ipotizzata l’articolazione della filiera agro energetica. Le vinacce, una volta sottoposte a distillazione, vengono trasportate ad un centro di stoccaggio adiacente agli impianti di conversione energetica. Qui vengono miscelate con i sarmenti, i quali, dopo la potatura in azienda, sono raccolti e trasformati tramite cippatura e convogliati presso il centro di stoccaggio. Tenuto conto dell’elevato contenuto ligneo della miscela sarmenti-vinacce, la modalità di conversione energetica individuata è la combustione diretta mediante un sistema a cogenerazione basata su ciclo Rankine con fluido organico (ORC), realizzata con una caldaia a biomassa accoppiata ad un turbogeneratore. Vanno inoltre previste, date le caratteristiche della miscela vinacce-sarmenti, dei sistemi di abbattimento delle emissioni entro i limiti previsti dalla normativa nazionale e regionale.

Analisi tecnico-organizzativa

Lo studio condotto ha la finalità di individuare modalità di gestione del residuo vitivinicolo economicamente sostenibili; a tal fine sono stati individuati tre scenari alternativi, distinti in base alla dimensione degli impianti compatibili alla disponibilità di materia prima. Sono quindi state ipotizzate tre differenti dimensioni impiantistiche, ciascuna caratterizzata da un consumo annuale di biomassa specifico; in base a ciò è stato calcolato il numero di impianti necessari, per ciascuna configurazione, ad assorbire l’intera disponibilità di residui vitivinicoli.
Stabilita la taglia degli impianti per ciascuno scenario, si procede al calcolo del numero di impianti necessario - data la biomassa potenzialmente utilizzabile, 7800 ore annue di funzionamento degli impianti e il consumo specifico di ciascuna configurazione impiantistica - utilizzando la seguente formula:

Coerentemente alla concentrazione della biomassa nel territorio è stato ipotizzato il network logistico, dislocando opportunamente gli impianti e i relativi centri di stoccaggio. Definita l’allocazione degli impianti si passa al calcolo della percorrenza media del viaggio: data l’estensione superficiale di ciascun ambito territoriale si può ritenere la biomassa concentrata lungo il perimetro di una superficie circolare e calcolarne il raggio. In tabella 2 i risultati relativi al calcolo del numero degli impianti e al costo di trasporto.  

Tabella 2 - Numero impianti per ciascuno scenario e costo di trasporto

Fonte: Nostra elaborazione

Il numero di viaggi necessari a trasportare la biomassa fino al centro di stoccaggio e trasformazione è dato dal rapporto tra la biomassa relativa al territorio considerato e la portata del mezzo di trasporto, nel nostro caso 20 t. Il costo di trasporto per ciascuno scenario è stato calcolato come somma dei costi relativi al trasporto della biomassa agli impianti, ovvero il prodotto del costo di ciascun viaggio (costo unitario di trasporto) per il numero totale di viaggi.

Risultati economici e finanziari

Definito il network logistico si è proceduto all’individuazione del costo d’esercizio e ai ricavi da vendita e da incentivo per ciascuna configurazione impiantistica, determinate in base alla letteratura esistente e alle rilevazioni dei dati scaturiti da indagini dirette in campo. Occorre precisare che il costo della materia comprende sia il costo di reperimento delle vinacce che il costo di raccolta dei sarmenti, ai quali si somma il costo di trasporto unitario, calcolato in tabella 2. Il prezzo delle vinacce, secondo le rilevazioni effettuate presso gli operatori agro-energetici emiliano-romagnoli, è compreso nel range 20-25 €/t, a seconda delle condizioni di ritiro, nel nostro caso si ipotizza pari a 20 €/t. Il costo di raccolta dei sarmenti è stato calcolato valutando il costo di esercizio unitario della raccolta e della cippatura, in base alla produttività oraria, alla potenza delle motrici, alla composizione del cantiere e al consumo energetico. In questo caso il costo di raccolta e cippatura è pari a 70 €/t. Come specificato, a ciascuno scenario corrisponde una differente configurazione logistico produttiva per cui è stato calcolato il costo di esercizio. L’analisi economica è stata condotta valutando il singolo impianto per ciascuno scenario, ovvero un impianto da 400 kWe per la configurazione A, un impianto da 1000 kWe per la configurazione B e 1 impianto da 2000 kWe per la configurazione C; in tabella 3 i risultati.

Tabella 3 - Costi di esercizio per configurazione produttiva riferita agli scenari individuati

Fonte: Nostra elaborazione

Nel calcolo dei ricavi è compresa sia la quota relativa all’incentivo sia la quota relativa alla vendita, come specificato in tabella 3. Occorre precisare che la configurazione A aderisce alla normativa relativa alla tariffa omnicomprensiva, ovvero per 1 MWh di energia elettrica prodotta riceve un compenso pari a 280 €/MWh, comprensivo del corrispettivo relativo alla vendita e all’incentivo. Le configurazioni B e C aderiscono invece, per quanto riguarda gli incentivi, al regime dei certificati verdi, per i quali si applica un coefficiente moltiplicativo pari a 1,8 sulla produzione netta di energia elettrica. In tale contesto moltiplicando il coefficiente alla produzione di energia elettrica e al valore dei certificati verdi equivalente a 88,89 €/Mwhe ottengo il ricavo da incentivo a cui si sommano i ricavi unitari da vendita, circa 85 €/Mwhe.
Le tre configurazioni rientrano nella categoria biomasse da filiera agricola corta, come possiamo notare dalla tabella 2, la percorrenza (raggio) è inferiore a 70 km per tutti gli scenari.
I risultati dell’analisi mostrano che le tre configurazioni e i relativi scenari sono da ritenersi economicamente convenienti usufruendo degli incentivi statali; chiaramente data l’elevata disponibilità di biomassa a distanze relativamente contenute, la preferenza dovrebbe ricadere verso impianti di dimensioni medio grandi, scenari 2 e 3, che consentono di poter usufruire dell’effetto di economie di scala ad un costo ambientale limitato.
Sulla base dei risultati ottenuti si è proceduto alla determinazione del break even point (BEP), al fine di determinare la quantità di energia producibile e relativa superficie vitata, tenendo conto delle proporzioni della miscela delle materie prime, e di conseguenza il margine di sicurezza delle configurazioni impiantistiche individuate in ciascuno scenario.
Infine, si è proceduto all’analisi finanziaria attraverso la determinazione del VAN (valore attuale netto) e del TIR (tasso interno di rendimento), al fine di valutare la bontà dell’investimento nei diversi scenari considerati e nello stesso tempo l’entità dei capitali necessari per avviare una progettualità pubblica o privata a livello regionale (Tabella 4).
Con l’obiettivo di fornire una migliore comprensione delle dinamiche che influenzano la convenienza finanziaria è stata condotta un’analisi di sensibilità, al fine di misurare le variazioni dovute alla riduzione degli incentivi statali e alternativamente all’aumento del costo di trasporto, dovuto ad esempio al rincaro dei carburanti.
Supponendo di ridurre l’incentivo statale del 30% e alternativamente aumentare il costo di trasporto del 40%, si ottengono i risultati riportati in tabella 4.

Tabella 4 - Analisi finanziaria degli scenari individuati nel territorio regionale

Fonte: Nostra elaborazione

Riducendo l’incentivo statale si noti come lo scenario 1 sia da ritenersi economicamente e finanziariamente non conveniente, mentre le configurazioni B e C risultino invece adeguate alla realtà territoriale e produttiva considerata, anche nell’ipotesi che gli incentivi statali si riducano. Si noti inoltre che un eventuale incremento del 40% dei costi di trasporto non avrebbe alcun impatto sulla convenienza economica e finanziaria degli scenari considerati.
Le motivazioni sono a questo proposito molteplici. In primo luogo occorre considerare la prossimità dei siti di stoccaggio e conversione energetica ai luoghi d’origine della biomassa, dovuto alla vocazione vitivinicola della regione considerata e alla distribuzione territoriale delle cantine e dei vigneti. Ciò comporta necessariamente un contenuto costo di trasporto e pone l’accento sulla necessità di adeguate analisi di tipo logistico ed organizzativo nella progettazione di tali filiere. In secondo luogo occorre notare il peso dell’incentivo statale, di gran lunga maggiore, in questo caso, del costo di trasporto. Ciò si traduce nella convenienza economica e finanziaria di tutti e tre gli scenari qualora vi sia un incremento, anche considerevole del costo di trasporto, ma gli incentivi rimangano gli stessi. Infine si può notare che un incremento del costo di trasporto avrebbe effetti maggiori sugli scenari 2 e 3: la riduzione del VAN e del TIR è certamente maggiore per filiere con bacini di approvvigionamento ampi, ove il costo di trasporto ha certamente un peso considerevole.

Conclusioni

Le analisi condotte hanno messo in evidenza che una delle variabili fondamentali da tenere sotto controllo nella progettazione delle filiere agro-energetiche è la dimensione, sia degli impianti che del bacino di conferimento della materia prima. Il caso Emilia-Romagna, regione ad elevata vocazione vitivinicola, mostra come, data un’ampia disponibilità di residui in un territorio geograficamente contenuto, gli impianti di conversione energetica devono partire da dimensioni medio grandi. Tale risultato deve essere letto rapportandolo alla realtà territoriale di riferimento che consente l’approvvigionamento della materia prima e la relativa conversione energetica entro un raggio di 70 km, valore limite per poter accedere all’incentivazione prevista per la filiera corta agro-energetica. Oltre alladimensione occorre prestare attenzione all’organizzazione dell’intera filiera. La gestione congiunta delle fasi della filiera, approvvigionamento, trasporto, stoccaggio e conversione energetica, costituisce un riduzione di costo non indifferente, evitando diseconomie nella gestione dei residui vitivinicoli dovute alla variabilità di comportamenti e mezzi tecnologici adottati dai singoli attori del settore. Il passo successivo è certamente quello di individuare modalità corrette di gestione della filiera agro energetica individuata al fine di trasformare l’onere di smaltimento dei residui in un beneficio economico, attraverso forme organizzative e consortili che vedono la partecipazione di investitori pubblici e privati.

Riferimenti bibliografici

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• Vivoli, F.P. (a cura di) (2008). Energia dalle biomasse Tecnologia e prospettive. ENEA, Roma

• 1. Sono state escluse dall’indagine le aziende con superficie vitata inferiore ad un ettaro e le cantine la cui lavorazione annuale è inferiore a 100 hl di vino.
• 2. Si è utilizzato il metodo sviluppato dall’Associazione Italiana di Ingegneria Agraria (AIIA) in collaborazione con ENEA (ANPA, 2001) i cui parametri risultano pari a 1,6 ton/ha per i sarmenti e 0,0172 ton/hl per le vinacce.
• 3. Le vinacce hanno un’umidità del 55% e potere calorifico pari a 2,3 kWh/kg; i sarmenti hanno un’umidità del 35% e potere calorifico pari a 4,8 kWh/kg.