Optimization of bioenergy solutions at different farm scales

RAF is a bio-energetic descriptive model integrates with MAD model to support Integrated Farm Management. RAF model aimed to enhancing economical, social and environmental sustainability of farm production in terms of energy via convert energy crops and animal manure to biogas and digestate (bio-fertilizers) by anaerobic digestion technologies, growing and breeding practices. The user defines farm structure in terms of present crops, livestock and market prices and RAF model investigates the possibilities of establish on-farm biogas system (different anaerobic digestion technologies proposed for different scales of farms in terms of energy requirements) according to budget and sustainability constraints to reduce the dependence on fossil fuels. The objective function of RAF (Z) is optimizing the total net income of farm (maximizing income and minimizing costs) for whole period which is considered by the analysis. The main results of this study refers to the possibility of enhancing the exploitation of the available Italian potentials of biogas production from on-farm production of energy crops and livestock manure feedstock by using the developed mathematical model RAF integrates with MAD to presents reliable reconcile between farm size, farm structure and on-farm biogas systems technologies applied to support selection, applying and operating of appropriate biogas technology at any farm under Italian conditions.

RAF è un modello descrittivo bio-energetico che si integra con il modello MAD per supportare la gestione integrata di un’azienda agricola. Il modello RAF è finalizzato alla valorizzazione economica, sostenibilità ambientale e sociale della produzione agricola in termini di energia tramite la conversione di colture energetiche e letame animale in biogas e digestato (bio-fertilizzanti) mediante tecnologie di digestione anaerobica, coltivazione e pratiche di allevamento. L'utente definisce la struttura della fattoria in termini delle presenti colture, bestiame e prezzi di mercato, e il modello RAF indaga le possibilità di installare il sistema di produzione di biogas in azienda (diverse tecnologie di digestione anaerobica sono proposte per diverse scale di aziende agricole in termini di fabbisogno energetico) secondo i vincoli di bilancio e sostenibilità per ridurre la dipendenza da combustibili fossili. La funzione obiettivo della RAF (Z) è ottimizzare il reddito complessivo netto dell'azienda (massimizzare il reddito e minimizzando i costi) per tutto il periodo considerato dall'analisi. I principali risultati di questo studio si riferiscono alla possibilità di migliorare lo sfruttamento delle potenzialità di produzione di biogas in azienda mediante la produzione di colture energetiche italiane disponibili e letame come materia prima, utilizzando il modello matematico sviluppato RAF che si integra con MAD per presentare un’affidabile equlibrio tra la dimensione dell’azienda agricola, la struttura della fattoria e tecnologie biogas di sistemi applicati in azienda per supportare la selezione, l’applicazione e il funzionamento della tecnologia biogas presso qualsiasi azienda italiana.