Pianificazione del fabbisogno di substrati: bilancio annuale e superficie colturale

Il fabbisogno annuale di substrati si calcola "a ritroso": dalla potenza del cogeneratore e dalle ore di funzionamento si ottiene la quantità di energia, da questa il volume di metano e, dal potenziale metanigeno dei singoli substrati, le loro masse; solo successivamente si aggiungono le perdite e la riserva. In un esempio tipico per un CHP con potenza elettrica di 500 kW, si ottengono circa un milione di m³ di CH₄ all'anno, equivalenti a diverse migliaia di tonnellate di insilato di mais o a una quantità equivalente di altri substrati. Il seguente calcolo ha carattere illustrativo; i dati propri devono basarsi su analisi specifiche.

Passo 1: metano dalla potenza del CHP

Ipotesi: potenza elettrica 500 kW, efficienza elettrica 40%, funzionamento 8 000 h/anno, potere calorifico del metano circa 10 kWh/m³ (approssimazione).

• potenza del combustibile: 500 / 0,40 = 1 250 kW,
• consumo di metano: 1 250 / 10 = 125 m³ CH₄/h,
• annuale: 125 × 8 000 = 1 000 000 m³ CH₄.

Se l'efficienza è del 38%, il fabbisogno aumenta di circa il 5%. Ricordi che una parte dell'energia è utilizzata per il fabbisogno proprio e una parte del biogas può essere inviata al bruciatore di emergenza.

Passo 2: potenziale metanigeno dei substrati

Indicatore per tonnellata di massa fresca (FM) = SS × SV × resa per SV. I valori nella tabella sono assunti a titolo di esempio, non come dati di riferimento.

Passo 3: miscela e masse

Supponiamo che siano disponibili 15 000 t di liquame all'anno, che danno 15 000 × 13 ≈ 195 000 m³ CH₄. I restanti 805 000 m³ devono essere forniti dall'insilato: 805 000 / 107 ≈ 7 500 t. Con una dose giornaliera: insilato ca. 20,5 t/g, liquame ca. 41 t/g — questi valori sono simili a quelli riportati negli articoli su OLR e HRT.

Passo 4: perdite e riserva

Le perdite di insilato dalla raccolta al dosaggio dipendono dalla qualità dell'insilamento e dalla gestione della trincea; in pratica si assume una percentuale variabile tra il 5% e il 15%. Assumiamo il 12%: l'insilato da raccogliere sarà 7 500 / 0,88 ≈ 8 520 t. Inoltre, è opportuno prevedere una riserva per un raccolto peggiore, ad esempio il 10%, il che porta a circa 9 400 t da contrattualizzare o coltivare.

Passo 5: superficie e magazzino

• resa di massa fresca di mais per insilato: ad esempio 45 t/ha; 9 400 / 45 ≈ 209 ha. In un anno secco, la resa può diminuire di diverse decine di punti percentuali, quindi la stessa superficie fornirà molto meno materiale.
• capacità dei silos: con una densità dell'insilato compattato di circa 0,65–0,75 t/m³, si ottengono circa 12 500–14 500 m³ di volume per il solo insilato, più una riserva per la forma della trincea e le manovre dei macchinari.

Fattori di rischio

Lista di controllo per il pianificatore

1. Raccogliere analisi di SS, SV e potenziale dei substrati (prove BMP proprie o dati di riferimento, tenendo conto della variabilità).
2. Calcolare il bilancio su tre livelli: anno medio, sfavorevole, molto sfavorevole.
3. Verificare il bilancio C/N e dell'azoto ammoniacale per la miscela stabilita.
4. Verificare la capacità dei magazzini in termini di continuità delle forniture per 12 mesi più riserva.
5. Considerare la logistica: trasporto, tempo di raccolta, pressione dei macchinari.
6. Pianificare lo smaltimento del digestato (campi, bilancio dell'azoto).
7. Confrontare il risultato con un consulente agricolo o un fornitore di substrati.

Alla fine, è utile confrontare il risultato con i dati operativi: se per due anni il consumo reale di substrati per MWh si discosta di più di qualche punto percentuale dal piano, la causa risiede spesso in ipotesi errate su SS o perdite, e non nel processo di digestione anaerobica stesso.

Programma delle forniture nel corso dell'anno

Un bilancio annuale non è sufficiente, poiché l'impianto consuma substrato in modo uniforme, mentre l'insilato è disponibile una sola volta in autunno. Pertanto, si crea un bilancio mensile: stato del magazzino all'inizio del mese, consumo secondo la dose giornaliera, eventuali forniture di liquame e altri materiali. Con una dose di 20,5 t/g di insilato, il consumo mensile è di circa 620 t; nei nove mesi tra i raccolti, sono quindi necessarie circa 5 600 t nel silos, mentre le restanti 1 900 t devono provenire dal raccolto corrente o da acquisti. Il confronto mensile rivela se il silos con la capacità pianificata sarà effettivamente sufficiente.

Cosa fare se il risultato è insufficiente

1. Aumentare la quota di liquame o di altri substrati disponibili localmente.
2. Contrattualizzare insilato o cereali da fornitori esterni per quantità definite.
3. Ridurre il carico dell'impianto (potenza inferiore, HRT più lungo) durante il periodo di carenza.
4. Considerare colture intercalari o secondarie come integrazione. Ogni opzione ha un costo; pianificare in anticipo è più economico che reagire in aprile, quando le scorte stanno per esaurirsi.