Nell'articolo precedente abbiamo analizzato limitazioni, vizi di logica e tempi burocratici dell'ultima Direttiva europea sulla promozione dell'Efficienza Energetica. Al margine delle critiche, il concetto fondamentale che essa contiene rimane valido: aumentare l'efficienza dei processi produttivi è sempre più economico ed immediato di autoprodursi il biodiesel o l'elettricità. Ma non c'è bisogno di aspettare cinque anni affinché gli euroburocrati decidano per noi quali interventi sono più meritevoli di attenzione ed investimento. Con un po' di buon criterio e attingendo all'esperienza di progetti già realizzati, è possibile iniziare a risparmiare energia sin da subito.
Questo articolo è un riassunto dei corsi di diagnosi energetiche e tecniche di risparmio energetico che l'autore tiene in campo industriale, con i dovuti adattamenti e le dovute semplificazioni per le utenze agricole.
La metodologia di base è definita nella serie di norme UNI CEI EN 16247-(1, 2, 3, 4, e 5) e la sua trattazione esula dallo scopo di questa sezione. Per praticità, il presente articolo si limiterà ad elencare gli interventi potenzialmente più redditizi per ogni tipologia di azienda agricola: allevamenti, colture in serra e colture in campo, suggerendo un ordine di priorità. Tale approccio è raccomandato da una guida pratica per gli agricoltori (in inglese in questa pagina) elaborata dallo Stato del Wisconsin. Documenti analoghi in italiano erano stati pubblicati alla fine del progetto Tesla (si veda Diagnosi energetiche nel comparto agroalimentare) per alcune attività agroindustriali tipicamente italiane e si possono scaricare dai seguenti link:
- Guida alle diagnosi energetiche.
- Allegato I - esempio di relazione tecnica.
- Allegato VI - Guida utente e metodologia di misurazione.
- Manuale sull'efficienza energetica negli oleifici.
- Manuale sull'efficienza energetica nelle aziende vinicole.
- Manuale sull'efficienza energetica negli Impianti di trasformazione dei prodotti ortofrutticoli.
- Manuale sull'efficienza energetica nei mangimifici.
I primi interventi di ogni elenco sono quelli che l'autore ritiene attuabili immediatamente ed in totale autonomia dal lettore interessato, quindi, per facilità di lettura, vengono indicati con (*). Gli altri interventi solitamente richiedono l'affidamento dell'analisi e la progettazione ad un tecnico competente, sia per la necessità di misurare sul posto con apposita strumentazione che per la realizzazione dei calcoli e la selezione dei componenti e dei materiali più adatti.
Allevamenti
- Illuminazione
• Pulire frequentemente le apparecchiature perché la sporcizia riduce di molto il flusso luminoso (*).
• Pitturare periodicamente le pareti e il soffitto con calce o pittura bianca (*). Aumentando la riflettività, aumenta il livello di illuminamento senza necessità di aumentare la potenza illuminante.
• Favorire quanto possibile l'illuminazione naturale, spegnere luci non necessarie o collocare dispositivi di spegnimento automatico (timer, sensori di presenza) nei luoghi ad illuminazione discontinua (*).
• Sostituzione dei vecchi tubi fluorescenti e lampade a vapore di mercurio con led (*).
• Non illuminare più del necessario: la norma tecnica di riferimento UNI EN 12464-1 indica come illuminamento medio di esercizio da garantire nelle stalle il valore minimo di 50 lux. Questo valore però, che è finalizzato a tutelare il benessere animale, risulta insufficiente per lo svolgimento delle attività lavorative nelle stalle. il valore minimo di illuminamento medio sufficiente a garantire la sicurezza degli addetti è pari a 150 lux. Nei locali ad uso infermeria, nelle sale parto e nei locali accessori (sala mungitura, deposito latte) l'illuminamento ottimale richiesto deve essere di 300 lux. I livelli ottimali di illuminamento si ottengono accendendo e spegnendo lampade a seconda della presenza di personale e di attività in corso (abbinato al terzo punto). - Refrigerazione (ad esempio celle frigorifere, impianti di mungitura)
• Mantenere gli scambiatori di calore sempre puliti, svuotando e riempiendo i circuiti idraulici per ridurre la formazione di sedimenti e incrostazioni (*). Il lavaggio esterno degli scambiatori acqua/aria è un'attività alla portata di chiunque, la pulizia interna degli scambiatori potrebbe invece richiedere l'intervento di un tecnico.
• Controllare periodicamente lo stato degli isolamenti termici e sostituire o potenziare quelli danneggiati o insufficienti (*). Isolamenti bagnati indicano ponti termici che provocano condensa e inutili dispersioni di energia, oltre ad essere un focolare per la formazione di muffe. Alla portata di chiunque per quanto riguarda la semplice ispezione visiva o tattile, ma si raccomanda un'indagine termografica da parte di un tecnico abilitato per risultati più sicuri.
• Sostituire i motori di pompe e compressori installati prima del 2017 (classe di efficienza IE1 o IE2) con motori IE4 oppure classe IE3 ma dotati di inverter (ove sia necessario controllare la portata o limitare le correnti di spunto all'avviamento). L'aumento di efficienza può superare il 10% nel caso dei motori piccoli (meno di 5 kW) ed è circa il 5% per i motori di maggiore potenza (Foto 1).
• Sostituire vecchi compressori a pistone con compressori di tipo rotante (scroll).
• Installare uno scambiatore per recuperare il calore residuo del condensatore. Tale investimento consentirà di ottenere acqua calda fino ad un massimo di 60°C, da utilizzare per svariati scopi, ad esempio come preriscaldamento dei sistemi di pastorizzazione.
Foto 1: Classi di efficienza energetica dei motori elettrici trifase secondo la norma IEC 60034-30-1:2014 Rotating electrical machines - Part 30-1: Efficiency classes of line operated AC motors (IE code)
(Fonte foto: Mario Rosato - AgroNotizie®)
Leggenda:
- IE 1 = Efficienza Standard
- IE 2 = Alta Efficienza
- IE 3 = Efficienza Premium
- IE 4 = Efficienza Super Premium
- Ventilazione, pompe di acqua, pompe di vuoto
• Favorire la ventilazione naturale (*). Questo si ottiene aprendo aperture su pareti opposte dell'edificio, con l'entrata di aria dal basso e l'uscita dall'alto (ventilazione incrociata).
• Pulire periodicamente le pale dei ventilatori, le griglie, il corpo motore e i filtri (*).
• Lubrificare periodicamente le parti mobili (*).
• Sostituire i ventilatori installati prima del 2017 con ventilatori aventi motori classe IE4 o almeno classe IE3 con controllo mediante variatore di frequenza (inverter) per il controllo delle portate. Il controllo della portata di ventilatori e pompe mediante serrande è estremamente inefficiente.
• In caso di sostituzione o di nuova installazione, tenere presente che a parità di potenza del motore risultano più efficienti i macchinari di grande diametro rotore e bassa velocità di rotazione (motori a quattro poli). - Abbeveratoi antigelo
• In caso di nuova installazione, preferire i modelli di tipo passivo.
• In caso di sistemi a cavo riscaldante già esistenti, collocare un termostato per evitare di riscaldare l'acqua più del necessario. Basta portarla a 5°C (*).
Colture in serra
- Illuminazione
• Sostituire lampade generiche a luce bianca con sistemi a led specifici per serre illuminate (*). Le piante sono sensibili alla luce chiamata Par, Photosynthetically Active Radiation, Radiazione Fotosinteticamente Attiva, nella banda compresa fra 400 e 700 nanometri, ovvero lo spettro di colori fra il blu scuro ed il rosso. Tuttavia, la clorofilla A assorbe energia solo nella banda del blu (430-453 nanometri) e la clorofilla B nella banda del rosso (662-642 nanometri). Il resto della radiazione Par viene assorbito dai carotenoidi, il cui contributo alla fotosintesi è indiretto. La produttività delle colture è direttamente proporzionale alla luce che le clorofille A e B riescono a catturare, il resto dello spettro produrrà solo calore, che causa stress idrico alle piante (si veda Serre fotovoltaiche semi trasparenti). - Ventilazione
• Favorire per quanto possibile la ventilazione naturale installando termostati e umidostati per avviare i ventilatori solo quando la temperatura e/o l'umidità raggiungono valori limiti (*).
• Sostituire i ventilatori installati prima del 2017 (motori classe IE1 o IE2) con ventilatori dotati di motori classe IE3 o IE4 controllati mediante inverter (*). Il controllo mediante inverter potrebbe richiedere l'installazione di una centralina ad hoc (l'inverter non funziona con i semplici termostati) e l'intervento di un tecnico qualificato, ma evita i frequenti avviamenti e arresti e quindi aumenta l'efficienza del motore.
• Installare un unico grande ventilatore per tutta la serra è meglio che installare più ventilatori piccoli, perché l'efficienza dei motori elettrici cresce con la potenza (Foto 1) (*). - Gestione del calore (lettura consigliata, in inglese, in questa pagina).
• Aumentare la massa termica, collocando tubazioni o recipienti pieni di acqua nella serra. Durante il giorno, l'acqua assorbirà il calore in eccesso, cedendolo durante la notte (*).
• Sostituire i teli ombreggianti convenzionali con quelli a maglia metallizzata (*). La maglia metallizzata riflette sia la luce diurna in eccesso che le emissioni infrarosse. Si riduce dunque la necessità di raffrescamento diurno e fino al 65% le perdite di calore notturne, evitando nel contempo la condensa di vapore acqueo tipica dei fogli di plastica alluminizzati.
• Regolare i termostati prevedendo una zona neutra fra 18°C e 22°C, in modo da evitare l'avviamento consecutivo degli impianti di riscaldamento e raffrescamento (*).
• Piantare alberi decidui a Sud Ovest della serra (*). Le piante hanno il massimo bisogno di luce al mattino e richiedono l'ombreggiatura il pomeriggio. Un filare di alberi decidui fornirà ombreggiatura e quindi risparmio dei costi di raffrescamento estivi, ma l'ombra che produce in inverno è minima e non incide sui costi di riscaldamento. Inoltre, le potature forniranno biomassa da utilizzare in appositi generatori di calore.
• Isolare la parete Nord della serra (*). Il lato interno dovrebbe essere pitturato di bianco per aumentare la luce riflessa.
• Sostituire il riscaldamento dall'alto con riscaldamento sotto banco o mediante tubi a terra o perfino interrati. Questo consente di aumentare fino al 7% la produttività del pomodoro, risparmiando fino al 25% del costo di riscaldamento invernale.
• Far controllare i generatori di calore all'inizio della stagione invernale, verificando la composizione dei fumi per assicurare la massima efficienza del bruciatore.
• Sostituire i generatori di calore a combustibile fossile con sistemi a legna o cippato (si veda Gli incentivi per l'utilizzo di biomasse nelle aziende agricole). - Sistemi di pompaggio
• Regolare la pressione del sistema irriguo al minimo indispensabile, variando la velocità del motore, mai mediante valvole (*). Nelle pompe con motore a combustione basta agire sul comando corrispondente, ma nei sistemi di pompaggio elettrici è necessario installare motori classe IE3 o IE4 dotati di regolazione mediante inverter.
• Verificare periodicamente che non ci siano tubi o irroratori tappati da incrostazioni (aumento non necessario della pressione) né perdite (tubi danneggiati, giunti rotti o allentati) (*).
• Installare un serbatoio elevato per garantire pressione costante e portata indipendente da quella ottimale della pompa, in tale caso operata a velocità costante (*). Il serbatoio deve essere coperto per evitare la crescita di alghe e minimizzare le perdite per evaporazione.
Colture cerealicole e ortofrutticole
I consumi energetici medi nell'Unione Europea dipendono dal tipo di coltura e sono riportati nella Tabella 1 di seguito.
Tabella 1: Consumi energetici medi europei per coltura
(Fonte foto: Energy use in open-field agriculture in the EU: A critical review recommending energy efficiency measures and renewable energy sources adoption. Traduzione e adattamento grafico dell'autore. N.b.: 1 GJ = 277,8 kWh
(1) per le mele il consumo energetico è espresso in GJ/tonnellata di prodotto, per le altre colture in GJ/ettaro
Da osservare che, a parte il ricorso a fertilizzanti organici, possiamo intervenire solo sulle voci "gasolio" e "altro" (intesi come calore ed elettricità). Per quanto riguarda il gasolio per i macchinari agricoli, poco possiamo fare oltre ad avere il trattore più moderno possibile e adottare tecniche di minima lavorazione.
I processi sui quali possiamo e dobbiamo intervenire sono invece:
- Essiccazione
I cereali presentano un'umidità al raccolto compresa fra 20 e 30%, ma per la loro conservazione è necessaria un'umidità inferiore al 12%. L'essiccazione dei cereali può rappresentare una percentuale importante del consumo energetico dell'intero ciclo colturale.
Le azioni possibili sono:
• Posticipare il più possibile il raccolto per minimizzare l'umidità del prodotto (*).
• Per prodotti aventi meno del 22% di umidità al raccolto, l'essiccazione (o pre essiccazione) mediante semplice ventilazione con aria a temperatura ambiente consente di risparmiare il 50-70% dell'energia totale (*). Adottare le portate indicate nella Tabella 2.
• Pulire il grano. La rimozione della polvere favorisce il passaggio dell'aria e l'asporto di umidità (*).
• Pulire le pale, le griglie, i filtri e il corpo motore dei ventilatori, lubrificare le parti mobili (*).
• Adottare sensori di umidità per monitorare il processo, evitando l'essiccamento non necessario.
• Far controllare periodicamente i fumi dei bruciatori per assicurare la massima efficienza di combustione.
• Sostituire i ventilatori precedenti il 2017 con modelli recenti, dotati di motori classe IE3 o IE4 con avviamento e regolazione tramite inverter.
Tabella 2: Portate per l'essiccazione a temperatura ambiente per diverse colture
(Fonte foto: Wilcke, William F. "Selecting Fans and Determining Airflow for Crop Drying, Cooling, and Storage" (2013), riportata nel manuale citato all'inizio. Traduzione e conversione delle unità a carico dell'autore)
- Irrigazione
Valgono le stesse considerazioni del punto corrispondente a colture in serra, e inoltre:
• Installare un sistema di controllo dell'irrigazione intelligente, dotato di sensori di umidità del terreno, irraggiamento e temperatura dell'aria. - Refrigerazione
Si applicano le stesse tecniche descritte al punto corrispondente del paragrafo allevamenti.
