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Calcolo dell’indice R1 di recupero energetico nei termovalorizzatori per rifiuti urbani

di Maurizio Sante Minichilli

Categoria: Energia

Allorquando il riciclaggio ed il recupero non sia tecnicamente ed operativamente possibile, al fine di prevenire lo smaltimento in discarica, è indispensabile consentire – ed agevolare il più possibile – il recupero energetico dei rifiuti.

Sulla base di tale principio, l’allegato II della direttiva 2008/98/UE (riportato nell’allegato C del D.Lgs. 205/2010) ha introdotto un meccanismo (con relativa formula) di attribuzione dell’indice R1 (al posto dell’operazione di smaltimento D10) dei rifiuti urbani avviati a termovalorizzazione.

La qualifica di recupero energetico (R1) è attribuita allorquando l’incenerimento dei rifiuti urbani contribuisce in modo significativo alla produzione di energia per i comparti direttamente beneficiari (siano essi civili che industriali).

L’indice di efficienza energetica (originario in quanto poi ha subito diverse modifiche), viene calcolato con la seguente formula:

R1 = Ep – (Ef + Ei)

0,97 * (Ew +Ef)

dove

Ep = E’ l’energia annua prodotta sotto forma di energia termica o elettrica. E’ calcolata moltiplicando l’energia sotto forma di elettricità per 2,6 e termica prodotta per uso commerciale per 1,1 (GJ/anno)

Ef = Alimentazione annuale di energia nel sistema con combustibili che contribuiscono alla produzione di vapore (GJ/anno)

Ei = Energia annua importata, escluse Ew ed Ef (GJ/anno).

Ew = Energia annua contenuta nei rifiuti trattati, calcolata in base al potere calorico netto dei rifiuti (GJ/anno)

0,97 = Fattore corrispondente alle perdite di energia dovute alle ceneri pesanti (scorie) ed alle radiazioni.

La qualifica di recupero energetico R1 si consegue allorquando il computo della formula comporta un risultato pari, o superiore, allo:

– 0,60 se l’installazione era in funzione ed autorizzata prima dell’1.01.2009;

– 0,65 se l’installazione è stata autorizzata successivamente al 31.12.2008.

Nel caso del mancato raggiungimento della soglia applicabile, l’incenerimento è classificato come operazione di smaltimento (D10), con tutte le conseguenza in tema autorizzativo e, non ultimo, di applicazione dell’eco-tassa.

Tale formula è stata corretta (meglio dire sostituita) dal legislatore italiano con D.M. 07.08.2013 e poi dall’art. 1/comma 1 D.M. 19.05.2016 n. 134, introducendo il fattore climatico (CCP) non previsto nelle linee guida UE del 2011, con la seguente formulazione aggiornata:

R1 = Ep – (Ef + Ei) . CCP

0,97 * (Ew +Ef)

 

 

Il D.L. n. 133/2014 convertito in L. n. 164/2014 (cd. Sblocca Italia) ex art. 35 commi 4 e 5 ha prescritto che tutti gli inceneritori nazionali procedano ad adeguare la loro finalità da smaltimento (D1) a recupero energetico (R1) passando dalla capacità nominale del quantitativo annuo di rifiuti conferibili (fissata dall’Amministrazione), al carico termico da rispettare, non inferiore a 0,60 per impianti esistenti al 2009 e 0,65 per i successivi secondo la suindicata formula.

Aspetto dirimente, sulla base di tali modifiche introdotte, è che il termovalorizzatore non opera più sulla base di un quantitativo annuo assegnato di rifiuti (con evidenti diseconomie in termini di potenzialità di esercizio), ma sulla base del massimo carico termico producibile dovendo conseguire l’abilitazione all’operazione R1 che l’Amministrazione competente (al rilascio dell’autorizzazione IPPC) è chiamata a verificare ex post rispetto all’esercizio trascorso.

 

Interessante, a tal proposito, la sentenza TAR T.A.A. Bolzano n. 294/2016 la quale, a fronte di contestazioni sollevate dal associazioni ambientaliste sulla indebita qualificazione dell’operazione R1 come variante non sostanziale (e dunque priva di impatti), richiesta dal termovalorizzatore ECO CENTER SpA (BZ) e riconosciuta dall’Autorità competente, non ha accolto le doglianze sollevate asserendo che:”non si è in presenza di alcun incremento del valore di una delle grandezze oggetto di soglia. La nuova classificazione da D10 ad R1 non comporta quindi nessuna modifica dell’impianto stesso che, del resto, sin dall’inizio era stato concepito per massimizzare l’efficienza energetica”. Continua:” Anche nel piano di gestione rifiuti della Provincia Autonoma di Bolzano si prevedeva espressamente l’utilizzo del calore dall’incenerimento dei rifiuti. Con l’incenerimento il volume dei rifiuti si riduce a un decimo e ad un terzo del peso. L’energia del processo di incenerimento può essere utilizzata in forma di energia elettrica o calore. L’utilizzo del calore dall’incenerimento sostituisce 1.500 m3 / anno di metano e al punto 5.3.2 che “per l’Alto Adige, dov’è prevista la realizzazione di un unico impianto da 100.000 / 130.000 ton/anno e con una disponibilità di suolo per la realizzazione di nuove discariche estremamente limitata, si può affermare che il trattamento termico dei rifiuti con recupero energetico è ambientalmente ed economicamente migliore rispetto alle altre forme di pretrattamento”.

 

Sotto il profilo squisitamente tecnico l’indice R1 non è un fattore di rendimento nell’accezione termodinamica del termine, ma è più propriamente inquadrabile come un indicatore di efficienza con cui l’impianto è in grado di recuperare energia dai rifiuti combusti, incoraggiando il miglioramento e l’innovazione nel settore del trattamento termico dei rifiuti urbani, altrimenti destinabili in discarica.

Altro aspetto tecnico da tenere in considerazione riguarda le unità di misura impiegate per quantificare l’arco temporale annuo (in Giga/Joule) mentre per il contenuto energetico dei rifiuti si fa riferimento al Potere Calorico Inferiore (PCI).

 

Per quanto riguarda l’origine dei 2 pesi ovvero “2,6” ed “1,1” essa è spiegata nel documento sulle BAT disponibili relativamente all’incenerimento dei rifiuti (BREF WI = Best available technologies Reference document for Waste Inceneration) in vigore al momento della definizione della direttiva 2008/98/UE (e dalla stessa richiamata) nella versione dell’agosto 2006, ad oggi aggiornata con la versione 2019 – Joint Reserce Center (JRC) 118637 WI BREF -.

Le citate linee guida europee sull’interpretazione della formula R1 chiariscono i fondamenti generali e forniscono indicazioni precise ed essenziali sui vari termini della formula ovvero:

  • la formula R1 è applicabile solo a unità dedicate all’incenerimento degli RSU, ossia unità che sono autorizzate e progettate in modo da poter trattare RSU indifferenziati, eventualmente pre-trattati;
  • sono esclusi dall’applicazione della formula R1 tutti gli impianti di co-incenerimento e le installazioni dedicate al trattamento di rifiuti pericolosi, ospedalieri, fanghi di depurazione e rifiuti industriali;
  • in accordo con il BREF WI, l’unità d’incenerimento cui fa riferimento la formula R1 comprende solo i componenti essenziali che realizzano i processi di incenerimento e recupero energetico, cioè la/e camera/e di combustione, la/e caldaia/e, il trattamento dei fumi di combustione, i dispositivi di conversione energetica e di recupero (come: scambiatori di calore, gruppo turboalternatore, pompe, motori, ventilatori, compressori, tracciamento delle tubazioni, sistemi di controllo e monitoraggio, etc.) e i sistemi che consumano calore necessari al corretto funzionamento dell’unità stessa;
  • l’“unità d’incenerimento” è diversa dall’“impianto d’incenerimento” come era definito dalla WID (= “Waste Incineration Directive”, la Direttiva 2000/76/EC) ed è tuttora definito dalla IED (= “Industrial Emissions Directive”, la Direttiva 2010/75/EU), così come è diverso dall’“installazione” definita dalla IED;
  • tutti i processi di pre-trattamento del rifiuto, siano essi vagliatura, triturazione, essiccamento, etc., così come tutti i (post-) trattamenti dei residui solidi, devono essere considerati esterni all’unità d’incenerimento alla quale riferirsi per l’applicazione della formula R1;
  • per i sistemi ibridi, basati cioè sull’integrazione di unità d’incenerimento con turbine a gas, cicli a vapore alimentati con combustibili convenzionali, etc., è necessario tracciare il perimetro dell’unità d’incenerimento in modo da escludere tali cicli convenzionali;
  • particolare attenzione deve essere dedicata a tracciare il perimetro dell’unità d’incenerimento in modo da escludere tutte le installazioni al di fuori della responsabilità del gestore dell’impianto di incenerimento;
  • tutti i combustibili, convenzionali o rifiuti, che concorrono alla determinazione dei vari termini della formula R1, devono essere quantificati con riferimento alla convenzione del Potere Calorifico Inferiore (PCI);
  • tutti i contributi energetici di natura elettrica e tutti quelli di natura termica che concorrono alla determinazione dei vari termini della formula R1 devono essere “pesati” rispettivamente mediante i due fattori “2,6” e “1,1”, che assumono quindi il ruolo di coefficienti di conversione delle due forme d’energia in termini di energia primaria (espressa su base PCI).

 

Nel caso in cui un impianto comprenda sia l’incenerimento di RSU, sia linee dedicate al trattamento di altre tipologie di rifiuti, solo le prime sono soggette all’applicazione della formula R1.

Utile precisazione riguardo al termine Ep e segnatamente la quantificazione dell’energia prodotta ed utilmente impiegata. Le linee guida europee pongono forte enfasi sul fatto che l’energia conteggiata in questo termine deve soddisfare bisogni che dovrebbero essere, altrimenti, soddisfatti da altre fonti energetiche. Non è, pertanto, sufficiente produrre energia termica da cedere a terzi, è anche necessario provare che tale cessione avvenga a fronte di un corrispettivo, in modo che sia applicabile la presunzione dell’effettivo utilizzo del bene sulla base del principio del costo-opportunità.

Tutta l’energia esportata dall’unità d’incenerimento, come precedentemente definita (flusso EP R1) deve essere conteggiata nel computo di questo termine ogni qualvolta trovi un reale impiego, secondo le delimitazioni assegnate.

Per l’energia che è impiegata all’interno dell’unità d’incenerimento è, invece, necessario fornire ulteriori precisazioni.

 

Le linee guida europee elencano diversi impieghi d’energia all’interno dell’unità d’incenerimento come da considerare nel computo del termine Ep. Dall’analisi di tale elenco e alla luce del testo di spiegazione, si evince che quasi tutti i possibili impieghi interni dell’energia elettrica e termica prodotte siano da includere nel computo di Ep. Considerando quindi che tutta l’esportazione utilmente impiegata e la quasi totalità degli impieghi interni contribuiscono a EP, è corretto sostenere che tale termine deve conteggiare le intere produzioni lorde di energia elettrica e termica con la sola eccezione, specificata dalle linee guida europee, degli utilizzi che influenzano la produzione di vapore.

Per onestà intellettuale non vanno sottaciute le considerazioni tecniche (non quelle strumentali o tantomeno pretestuose) da parte di coloro i quali, ovviamente non favorevoli alla termovalorizzazione dei rifiuti, sostengono che la formula così concepita contiene dei meccanismi tali da rendere di fatto impossibile il non perseguimento del limite minimo di carico termico imposto dal legislatore (0,60 esistenti al 2008 e 0,65 post 2008) per l’attribuzione dell’operazione R1, costituendo una sostanziale deroga ai limiti annui di conferimento, sopratutto per quegli impianti che non hanno delle capacità performanti effettive sull’energia effettivamente prodotta.

La critica più aspra si riferisce al cd. fattore climatico (ovvero moltiplicatore CCP) il quale, pur se corretto in linea di principio considerando le maggiori difficoltà per gli inceneritori del sud europa (con climi più miti) a recuperare energia termica per il teleriscaldamento in presenza di stagioni termiche invernali più temperate e brevi, comporta un esponenziale ed automatico incremento dell’energia termica recuperata, e di quella elettrica prodotta, che nulla hanno a che vedere con i fattori climatici. Se si considera che il Governo, già nel 2013 aveva emanato un decreto che attribuiva a detto fattore un valore massimo di 1,38, che comporta che detto moltiplicatore, anche in presenza di performance al di sotto dello 0,65 possano agevolmente superare tale obiettivo con il moltiplicatore climatico (CCP).

 

La Regione Lombardia, in collaborazione con il Centro Studi MatER-POLIMI ha elaborato le proprie linee guida operative (20.11.2017) per il calcolo annuale dell’indice di efficienza energetica R1 conseguito dai termovalorizzatori di rifiuti urbani, dotando gli operatori direttamente interessati (impianti ed autorità di controllo) di un indispensabile strumento per l’analisi puntuale di tutte le performance ambientali dell’impianto, scandagliando ogni aspetto riguardante le matrici inquinanti (emissioni, scarichi, rumori) conseguenti al pieno utilizzo dell’attività di incenerimento, affinché si possa essere in grado di definire non solo gli effettivi risultati del beneficio energetico, al netto dei carichi ambientali sopportati sopratutto in considerazione dell’aumento dei flussi di conferimento e trattamento a pieno regime.

 

Per tutti sarà comunque utile procedere, con paziente attenzione, alla disamina dell’ultimo corposo documento in inglese prodotto dall’UE versione 2019 – Joint Reserce Center (JRC) 118637 WI BREF -. anche al fine di trarre l’occorrente stimolo non solo a valutare le migliori performance energetiche ottenibili dalla termovalorizzazione, stimolandone l’evoluzione tecnologica verso obiettivi di riduzione degli impatti, ma sopratutto per quanto riguarda il tema cogente delle emissioni in atmosfera.

 

Piacenza, 18 ottobre 2022

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