Attualità e potenzialità nell'utilizzo energetico delle biomasse legnose: confronto fra realtà

This work addresses the current and prospective scenarios in the energy use of woody biomass, one of the main sources of renewable energy in the world, especially in domestic use. Different types of biomass are taken into consideration, and their characteristics are explored in terms of availability, methods and facility of supply, energy power and sustainability potential. Indeed, woody biomass is classified as a renewable energy source due to its chlorophyll photosynthesis process, in which plants absorb CO2 during their life to then release it in its subsequent energy transformation processes, in a much shorter span of time than fossil fuels. The section also covers the certifications and regulations concerning biomasses, as the quality of the legislation is a crucial element in their energy performance. The second chapter focuses on the different types of combustion plants, which are examined in relation to size and quality of the exploitable biomass, depending mainly on the level of humidity and its calorific value. Subsequently, the thesis illustrates the characteristics of the cogeneration process, in which there is a combined production of heat and electricity, which makes the efficiency of the plants much more interesting (> 80%), and of the district heating, detailing the operation, benefits, the Italian scenario and the most suitable types of biomasses. Additionally, a review is carried out on the elements that should be considered in the financial assessment for the feasibility of an investment in woody biomass. In the following section, a differential analysis based on questionnaires collected on biomass district heating is leveraged to capture their constants and distinctive elements and therefore draw some conclusions on the causes and behaviors of this phenomenon. In the final part, the crucial aspects for the effective development of woody biomass as an energy source are explored. For instance, on the cogeneration process, the areas of updated technology, energy safety and independence, impact on supply chains and on forest and agricultural crops are addressed. These topics are analyzed with the intent to define the key actions needed to increase and/or correct the collective knowledge of the sector, both among the populations and the legislators. Indeed, for public decision-makers to take effective decisions all the necessary information should be available and considered, allowing to bypass pitfalls related to incomplete and/or outdated cost-benefit analysis on the technological levels reached by the sector. Further context is provided in the last section, by a review of the regulatory instruments in Italy (National Energy Strategy and Integrated National Plan for Energy and Climate) and the available incentive systems (PNRR, White Certificates in branch II and in the CAR sector, contributions to energy communities) for woody biomass.

La tesi analizza lo scenario attuale e prospettico dell’utilizzo energetico delle biomasse legnose che rappresentano una delle principali fonti di energia rinnovabile nel mondo, in particolare per l’utilizzo domestico. Si prendono in considerazione le diverse tipologie di biomasse disponibili esplorandone le caratteristiche in chiave di disponibilità, modalità e facilità di approvvigionamento, potere energetico e caratteristiche di sostenibilità. Tramite la fotosintesi clorofilliana le piante imprigionano CO2 durante il loro percorso di vita e il carbonio incorporato viene rilasciato nei processi di successiva trasformazione energetica; il tutto in tempi ben inferiori a quelli richiesti dai combustibili fossili. Quanto precede sta alla base della classificazione delle biomasse come fonte energetica rinnovabile e sostenibile. Si dà uno sguardo anche alle certificazioni e alle normative riguardanti le biomasse, in quanto la loro qualità rappresenta un elemento molto importante per definire il loro rendimento energetico. Nel secondo capitolo si prendono in considerazione le diverse tipologie di impianti per la combustione, che vengono approfonditi in relazione al loro dimensionamento e alla qualità della biomassa impiegabile (in funzione principalmente del livello di umidità e del potere calorifico). Si passa quindi ad illustrare le caratteristiche del processo di cogenerazione (nel quale si ha una produzione combinata di calore ed energia elettrica) rendendo così il rendimento degli impianti molto più interessante (> 80%). Questo capitolo si conclude parlando degli impianti di teleriscaldamento, andando ad approfondire il loro funzionamento, i benefici, lo scenario italiano e le tipologie di biomasse maggiormente vocate. Vengono anche ripercorsi gli elementi da considerare per condurre una valutazione finanziaria sulla fattibilità di un investimento in un impianto a biomassa legnosa. Sulla base di alcuni questionari raccolti su alcune centrali di teleriscaldamento a biomasse, viene elaborata una analisi differenziale per cogliere le costanti e gli elementi distintivi che le caratterizzano, cercando di comprendere le cause e le osservazioni che su questo si possono fare. Nella parte finale si ripercorrono i fondamenti per i quali è ipotizzabile lo sviluppo di questa forma energetica (a titolo esemplificativo, utilizzo in cogenerazione, tecnologie aggiornate, sicurezza e indipendenza energetica, impatto sulle filiere e sulle coltivazioni forestali e agrarie) passando poi ad analizzare le azioni da sviluppare per incrementare e/o correggere la conoscenza collettiva del settore sia fra le popolazioni che fra i legislatori. Infatti, come dimostrato proprio per le biomasse, è necessario che il decisore pubblico abbia tutti gli elementi per una decisione consapevole, evitando decisioni fondate su una analisi costi/benefici incomplete e/o non aggiornate sui livelli tecnologici raggiunti dal settore. Si ripercorrono quindi gli strumenti regolamentari presenti in Italia (Strategia Energetica Nazionale e Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima) e i sistemi incentivanti disponibili (PNRR, Certificati Bianchi in ramo II ed in ambito CAR, contributi alle comunità energetiche) per il settore della biomassa legnosa.