Gli atti dei convegni e più di contenuti su.

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1 Cogenerazione Bio-Gas Gli atti dei convegni e più di contenuti su

2 SMART GRID Stabilizzazione delle micro reti e dei sistemi di cogenerazione

3 Presentazione azienda Dal 1909 Piller produce macchine elettriche con particolare attenzione a qualità e affidabilità. Piller Group GmbH Osterode / Germania appartiene al gruppo inglese Langley Holdings plc.

4 Prodotti Gruppi rotanti di continuità fino a 2500 kva: - a batteria; con volano; con diesel integrato. Gruppi statici di continuità Commutatori statici Sistemi di alimentazione aeroportuali a 400 Hz Convertitori di frequenza 50/60 Hz Sistemi di alimentazione per applicazioni militari

5 Servizi Studi di fattibilità Supporto tecnico Posa in opera Commissioning/training operatore Prove di funzionamento Manutenzione e riparazione Diagnosi e ricerca guasti Diagnostica e supporti remoti Noleggio UPS rotanti e Banchi di carico

6 Incremento produzione da fonti rinnovabili

7 Smart grid: il futuro è molto vicino L Italia dovrebbe essere l'arabia Saudita dell'energia rinnovabile. Nessun Paese europeo ha le vostre risorse: il sole, la forza del mare, il vento, le montagne per le centrali idroelettriche. Jeremy Rifkin

8 Stabilizzazione delle Smart Grid PROBLEMA Negli impianti di cogenerazione, a causa della lenta dinamica dei motori a gas, si possono verificare delle instabilità di frequenza e tensione, che portano al blocco dell impianto, durante le seguenti condizioni: A) Perdita della rete: in caso di cessione di energia in rete B) Perdita della rete: in caso di assorbimento di energia dalla rete C) Funzionamento in isola: in caso di elevate variazioni di carico SOLUZIONE Il sistema Piller UBT PCD (Power Conditioning Device) ha la funzione di stabilizzare la frequenza negli impianti di cogenerazione durante tali transitori. L obiettivo si ottiene tramite l impiego di un gruppo rotante Piller UNIBLOCK UBT con accumulatore cinetico POWERBRIDGE, in grado di compensare variazioni di potenza positive o negative (ad es. esportazioni o importazioni di energia dalla rete o gradini di carico), svolgendo la funzione di polmone elettrico VANTAGGI - miglior qualità dell energia elettrica ed eliminazione dei fermi impianto; - cedere energia alla rete ottenendo introiti aggiuntivi; - far funzionare la cogenerazione con i massimi rendimenti elettrici e termici;

9 Stabilizzazione delle Smart Grid Rete Parco eolico Parco fotovoltaico Carico Stabilizzatore UBT PCD Motori a Gas, turbine, etc.

10 Stabilizzazione delle Smart Grid CASO A) PERDITA DELLA RETE CON CESSIONE DI ENERGIA VERSO RETE

11 Stabilizzazione delle Smart Grid A) COG in parallelo rete con trasferimento potenza verso la rete COG (Pcog) G (Pc) Rete (Ptr) V f Carico Pcog = Pc + Ptr V, f fissati dalla rete COG regola P e Q

12 Stabilizzazione delle Smart Grid A) COG in parallelo rete con trasferimento potenza verso la rete COG (Pcog) G (Pc) Rete (Ptr) V f Carico Pcog = Pc + Ptr V f (?)

13 Stabilizzazione delle Smart Grid A) COG in parallelo rete con trasferimento potenza verso la rete Pcog P (kw) Ptr V f Pc Rete Isola t (s)

14 Stabilizzazione delle Smart Grid A) COG in parallelo rete con trasferimento potenza verso la rete COG (Pcog) G (Pc) Rete (Ptr) V, f Carico M G Polmone Elettrico (PCD) M Pcog = Pc + Ptr V, f = OK

15 Stabilizzazione delle Smart Grid A) COG in parallelo rete con trasferimento potenza verso la rete Pcog P (kw) Energia accumulata dal PCD Ptr V f Pc transitorio Rete Isola t (s)

16 CASO B) PERDITA DELLA RETE CON ASSORBIMENTO DI ENERGIA DALLA RETE

17 Stabilizzazione delle Smart Grid B) COG in parallelo rete con trasferimento potenza dalla rete COG (Pcog) G (Pc) Rete (Ptr) V f Carico Pc = Pcog + Ptr V, f fissati dalla rete COG regola P e Q

18 Stabilizzazione delle Smart Grid B) COG in parallelo rete con trasferimento potenza dalla rete COG (Pcog) G (Pc) Rete (Ptr) = 0 V f Carico Pc > Pcog V f (?)

19 Stabilizzazione delle Smart Grid B) COG in parallelo rete con trasferimento potenza dalla rete P (kw) Stacco carichi Pc1 Pcog Ptr V Pc2 f Rete transitorio Isola t (s)

20 Stabilizzazione delle Smart Grid B) COG in parallelo rete con trasferimento potenza dalla rete COG (Pcog) G (Pc) Rete (Ptr) V, f Carico M G Polmone Elettrico (PCD) M Pc = Pcog + Ptr V, f = OK

21 Stabilizzazione delle Smart Grid B) COG in parallelo rete con trasferimento potenza dalla rete P (kw) Pcog Pc Ptr Stacco carichi Energia ceduta dal PCD V Pc f transitorio Rete Isola t (s)

22 Stabilizzazione delle Smart Grid CASO C) FUNZIONAMENTO IN ISOLA CON ELEVATE VARIAZIONI DEL CARICO

23 Stabilizzazione delle Smart Grid C) COG in ISOLA con elevate variazioni di carico COG (Pcog) G (Pc) M G (Ptr) V, f Carico Polmone Elettrico (PCD) M Pc = Pcog ± Ptr V, f = OK

24 Stabilizzazione delle Smart Grid C) COG in ISOLA con elevate variazioni di carico P (kw) Pcog Energia in/out dal PCD Pc3 Pcog Pc1 V Pc2 f Isola t (s)

25 Principali caratteristiche di uno stabilizzatore Flusso di potenza bidirezionale In grado di essere mantenuto ad uno stato di carica intermedio: - richiede regolazione attiva e conoscenza dello stato di carica Sufficiente contenuto di energia per: - coprire l intervallo di tempo richiesto dall energia primaria del generatore per potersi portare al nuovo stato della rete in isola; - ripristinare il bilancio della potenza della rete a seguito di un malfunzionamento; - realizzare una condizione operativa stabile La potenza nominale deve essere della stessa grandezza dei deficit e dei surplus di potenza richiesta Capacità di sovraccarico di breve durata

26 Stabilizzazione della cogenerazione Rete Bypass Reattanza Carico Accumulo energia M G Cogenerazione Il sistema UNIBLOCK UBT PCD può essere utilizzato per collegare la rete e la cogenerazione in modo che venga garantita la qualità dell energia sia durante il funzionamento sotto rete che in isola.

27 Stabilizzazione in isola Carico Accumulo energia M G Cogenerazione Il sistema UNIBLOCK UBT PCD può essere utilizzato per collegare la rete e la cogenerazione in modo che venga garantita la qualità dell energia sia durante il funzionamento sotto rete che in isola.

28 Requisiti base di una rete stabile: frequenza e tensione U Parametri indipendenti t Frequenza 27 Ampiezza

29 Requisiti base di una rete stabile: sorgenti di energia Frequenza Potenza attiva Tensione Potenza reattiva M/G sincrono Batterie Accumulo cinetico 28

30 UNIBLOCK: Moto/Generatore sincrono Cuore del Sistema Cosa è UNIBLOCK: Macchina Sincrona Trifase con doppio avvolgimento statorico

31 UNIBLOCK: Moto/Generatore sincrono Ventola Eccitazione senza spazzole Cuscinetto di lavoro Rotore unico con gabbia di smorzamento Avvolgimenti motore e generatore in unico statore Motore di lancio Disposizione verticale: bassa sollecitazione del cuscinetto Cuscinetto reggispinta

32 POWERBRIDGE: accumulatore cinetico Magnete di trazione Cuscinetto superiore Eccitazione senza spazzole TAGLIE: 6 MJ 16 MJ 21 MJ 45 MJ Macchina sincrona principale Volano Cuscinetto inferiore

33 Stabilizzatore UBT PCD Schema di principio Rete Reattanza Carico M G Powerbridge Uniblock Rendimento: 97% MTBF: h

34 Stabilizzatore UBT PCD Powerbridge Convertitore di frequenza Macchina Uniblock Pannello comandi Interruttori Rete, uscita e bypass

35 Requisiti base di una rete stabile: flusso di potenza bidirezionale CARICO Potenza di bilanciamento Potenza principale G POWERBRIDGE M G UNIBLOCK Controllo COGENERAZIONE

36 Stabilizzazione della frequenza Frequenza ±1% Potenza Energia erogata Energia assorbita Tempo Carico Potenza principale 0 Potenza di bilanciamento del sistema di stabilizzazione Tempo 35

37 Risposta al gradino di carico. 50% gradino di carico con Genset stand-alone 50% gradino di carico con Genset supportato da UNIBLOCK con accumulatore cinetico 36

38 Dimensionamento stabilizzatore Pcog Pgap kw Energia accumulata dal PCD Pc t (s) Pgap (kw) MJ = Pgap(kW) 2 (2 x kw/s cog x 1000) Uniblock Powerbridge

39 CASE STUDY AMD Dresda SINCROTRONE Trieste GAI Ceresole d Alba ANGSTREM T Mosca KNAUF Dubai

40 CASE STUDY 1) AMD: industria produzione di semiconduttori Processo: produzione microprocessori Applicazione: generazione locale con connessione alla rete Generazione: cogenerazione a gas naturale in MT Problema: trasferimento dei disturbi dalla rete ai carichi critici; instabilità di frequenza e tensione dei motori a gas durante il transitorio rete-isola e l esercizio in isola Soluzione : 4 x UBT 1670 kva in MT con PowerBridge 16MJ

41 AMD Dresda

42 Generazione locale con connessione alla rete Potenza richiesta dal carico 35 20kV Utilizzazione di 9 motori a gas da 3,9 kw a gas naturale; Possibilità di scambiare potenza con la rete fino a 5 MW in entrambi le direzioni

43 CASE STUDY 2) SINCROTRONE: centro di ricerca internazionale Processo: studio della luce Applicazione: generazione locale con connessione alla rete Generazione: trigenerazione a gas naturale in BT Problema: trasferimento dei disturbi dalla rete ai carichi critici; instabilità di frequenza e tensione dei motori a gas durante il transitorio rete-isola e l esercizio in isola Soluzione : 1 x UBT 1100 kva in BT con PowerBridge 16MJ

44 SINCROTRONE Trieste

45 Generazione locale con connessione alla rete La potenza del carico è di 1 MW Utilizzazione di 3 cogeneratori da 580 kw a gas naturale Il caldo/freddo prodotto è utilizzato dai laboratori Energia in eccesso va in rete Rete Carico UBT PCD

46 Generazione locale con connessione alla rete Prove in campo Evento: mancanza rete 3xCOG (75%): 1305kW Carico: 600kW Export: 705kW Impianto Hz PB Hz

47 CASE STUDY 3) Gai: industria manifatturiera Processo: produzione di macchine imbottigliatrici Applicazione: stabilità della frequenza e della tensione con la presenza di due cogeneratori e di impianto FV Problema: garantire la qualità di alimentazione ai carichi in base alla disponibilità di energia prodotta dall impianto FV ottimizzando la produzione di energia da fonti rinnovabili con due impianti di cogenerazione; Soluzione : 1 x UBT+ 1500kW con Accumulatore PowerBridge

48 GAI macchine imbottigliatrici La GAI nasce nel 1946 a Pinerolo, nel 1985 si trasferisce a Ceresola d Alba (CN) dove l azienda si espande notevolmente. Produce macchine imbottigliatrici ed è presente in tutto il modo con la sua capillare rete di distribuzione.

49 Generazione locale con connessione alla rete Impianto elettrico Rete Carico: 800 kw Motore a gas: 725 kw Motore a gas: 236 kw Impianto FV: 1200kW UBT PCD Carico Motori a gas FV

50 Generazione locale con connessione alla rete Inverter FV & Impianto UPS PCD 1.500kW

51 Generazione locale con connessione alla rete Impianto fotovoltaico 1.200kW

52 Generazione locale con connessione alla rete Impianto di Cogenerazione 236kW

53 Generazione locale con connessione alla rete Impianto di Cogenerazione 725kW

54 Generazione locale con connessione alla rete Pannello di controllo

55 CASE STUDY 4) ANGSTREM T: industria semiconduttori Processo: produzione semiconduttori Applicazione: generazione locale in isola Generazione: cogeneratori BI-FUEL (gas naturale / gasolio) Problema: instabilità di frequenza e tensione dei motori a gas durante l esercizio in isola e/o durante un malfunzionamento di un cogeneratore Soluzione : 3 x UBT2500 kva in MT con PowerBridge 2x21 MJ

56 ANGSTREM T Mosca Carico: 31 MW 20 kv Motore BiFuel: 8 x 4,2 MW Possibilità di scambiare potenza con la rete fino a 5 MW in entrambi le direzioni

57 CASE STUDY 4) KNAUF: produzione cartongesso Processo: produzione cartongesso Applicazione: generazione locale in isola Generazione: cogeneratori a gas naturale e impianto fotovoltaico Problema: instabilità di frequenza e tensione dei motori a gas durante l esercizio in isola e/o durante un malfunzionamento di un cogeneratore Soluzione : 1 x UBTD 1670 kva in MT con PowerBridge 21MJ

58 KNAUF Dubai

59 Generazione locale in Isola La potenza del carico è di 3,5 MW; Utilizzazione di 3 cogeneratori da 1,4 MW a gas naturale; Il calore prodotto è utilizzato dalla fabbrica; Impianto fotovoltaico da 400 kw; L impianto opera ad un elevato livello di rendimento.

60 Generazione locale in Isola Load G G G

61 Generazione locale in Isola

62 Generazione locale in Isola 0% Load 0% 60% Fully charged Solar Panel 60% 60%

63 Generazione locale in Isola 0% Load 60% 60% Fully Discharging charged Solar Panel 60% 60%

64 Generazione locale in Isola 60% Load 60% 60% Discharging Charging Solar Panel 60% 0%

65 Generazione locale in Isola 60% Load 0% 60% 90% Fully charged Solar Panel 60% 90% 0%

66 Conclusione La stabilizzazione delle reti elettriche è sempre più influenzata dall uso estensivo di fonti di energia rinnovabili (solare, eolico, coge, etc.) Gli stabilizzatori rotanti Piller garantiscono: - una elevata qualità e affidabilità di alimentazione; - un flusso di potenza bidirezionale; - tempi di reazione inferiori ai 20 millisecondi; - una sovraccaricabilità del 150% per 2 minuti; - una elevata corrente di corto circuito della rete in isola; - sono perfettamente adatti ad operare in parallelo con qualsiasi generazione presente in loco; - sono adatti a stabilizzare ogni tipo di carico e qualsiasi fluttuazione di potenza, assicurando una frequenza costante nelle reti isolate;

67 Smart Grid Grazie per la Vostra attenzione Piller Italia Srl V.le Colleoni Agrate Brianza (MB) Tel ; Fax italia@piller.com