L azienda e l applicazione biomassa
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- Gennaro Adolfo Marini
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1 Codice doc.: 11-COM.P-4-rev.6 Aggiornamento: 08/08/2011 L azienda e l applicazione biomassa
2 Chi siamo Pratt & Whitney Power System Turboden, leader europeo nella produzione di turbogeneratori ORC per la generazione e cogenerazione di energia elettrica e calore da fonti rinnovabili e da recupero di calore da processi industriali. Nel 2009 entra a far parte di Pratt & Whitney (gruppo UTC), leader mondiale nella progettazione, costruzione e manutenzione di motori per aviazione, sistemi di propulsione spaziale e turbine a gas industriali. $1.99 mld di fatturato nel 2010 $12.94 mld di volume d affari 36,000 dipendenti in tutto il mondo oltre 11,000 clienti 195 paesi Inserita nella divisione Pratt & Whitney Power Systems (PWPS), che sviluppa soluzioni basate su tecnologia ORC per la generazione di energia elettrica da fonti rinnovabili, Turboden diventa partner strategico per la fornitura di turbogeneratori di taglie e rendimenti differenti rispetto ai sistemi di PWPS, Pure Cycle. 2
3 Fortune 50 corporation 16 più grande produttore USA $54.3B di vendite nel 2010 Presente in 195 paesi dipendenti United Technologies Corporation UTC Power UTC Hamilton Carrier Research Sikorsky Otis Fire & Security Sundstrand Center EPC Service Large Engines After market Marine Mobile Power Wind Power ORC Technology 3
4 Cosa facciamo Biomassa Geotermia elettricità Solare Termodinamico Recupero Calore unità standard da 250 kw a 3 MW soluzioni personalizzate fino a 15 MW calore Turboden progetta e sviluppa turbogeneratori basati sulla tecnologia ORC (Organic Rankine Cycle) per la produzione di energia elettrica e termica partendo da varie fonti rinnovabili e dal calore di scarto, particolarmente indicati per la generazione distribuita. Copyright Turboden S.r.l. All rights rerved 4
5 oltre 30 anni di esperienza 1984 turbogeneratore ORC 40 kwel per applicazione solare a Perth, Australia 1987 turbogenerator e ORC a biomassa da 3 kwel, Milano 2008 turbogeneratore ORC per recupero calore da 3 MW, Belgio 2009 primi 100 impianti e 100MW elettrici installati 2010 Primo impianto oltreoceano 1988 impianto geotermico ORC da 200 kwel in Zambia 2011 Oltre 200 impianti ORC nel mondo 5
6 Principio termodinamico: il Ciclo ORC Il turbogeneratore utilizza l olio diatermico ad alta temperatura per preriscaldare e vaporizzare un adatto fluido organico di lavoro nell evaporatore (8 3 4). Il vapore organico espande nella turbina (4 5), che è direttamente collegata al generatore elettrico attraverso un giunto elastico. Il vapore passa attraverso il rigeneratore (5 9) e in questo modo preriscalda il fluido organico (2 8). Il vapore viene poi condensato nel condensatore (raffreddato dall acqua di raffreddamento) (9 6 1). Il liquido organico viene infine pompato (1 2) nel rigeneratore e da qui nell evaporatore, completando così la sequenza di operazioni nel circuito chiuso. Copyright Turboden S.r.l. All rights rerved 6
7 Perché un fluido organico con elevata massa molecolare anziché acqua? ACQUA FLUIDI ORGANICI CON ELEVATA MASSA MOLECOLARE Acqua Fluido organico Molecole piccole che viaggiano ad alta velocità Erosione di parti metalliche e delle palette della turbina Turbina pluristadio ad alta sollecitazione meccanica Flusso elevato e più lento Maggiore diametro della turbina Minore usura nel tempo di palette e parti metalliche Copyright Turboden S.r.l. All rights rerved 7
8 Il turbogeneratore ORC Turboden vantaggi Vantaggi tecnici Alta efficienza del ciclo termodinamico Elevata efficienza della turbina (fino 90 %) Bassa sollecitazione meccanica della turbina, dovuta alla bassa velocità periferica Basso numero di giri della turbina, tale da consentire il collegamento diretto al generatore elettrico senza interposizione di riduttore di giri Mancanza di erosione delle palette della turbina, dovuta all assenza di umidità negli ugelli Vantaggi operativi / risultati Semplicità nelle procedure di avviamento Funzionamento automatico e continuo Minima richiesta di manutenzione Funzionamento silenzioso Elevata affidabilità (Admont più di 55,000 ore di funzionamento, affidabilità > 98%) Funzionamento a carico parziale fino al 10% della potenza nominale Alta efficienza anche a carico parziale Richiesta di personale: circa 3-5 ore / settimana Lunga vita della macchina Copyright Turboden S.r.l. All rights rerved 8
9 Layout - alcuni esempi Layout TURBODEN 7 Layout TURBODEN 10 Layout TURBODEN 18 Copyright Turboden S.r.l. All rights rerved 9
10 10 Copyright Turboden S.r.l. All rights rerved 3
11 Applicazione ORC - Biomassa Biomassa Recupero Calore Geotetermia Solare Termodinamico Biomassa Gli impianti cogenerativi con ORC Turboden consentono di produrre con ottima efficienza ed estrema semplicità di esercizio energia elettrica e calore da biomassa legnosa. La potenza dei turbogeneratori è generalmente compresa tra i 250 kw elettrici ed i 3 MW elettrici. Copyright Turboden S.r.l. All rights rerved 11
12 Impianto ORC prestazioni 100 % Energia termica dall olio diatermico (o altri vettori di calore) da 80 a 74% Calore ad utenze termiche Da 18 a 24% 2 % Energia Elettrica alla rete Perdite termiche (irraggiamento e perdite del generatore) Efficienza elettrica lorda: circa 24% Efficienza energetica totale: 98% Copyright Turboden S.r.l. All rights rerved 12
13 Copyright Turboden S.r.l. All rights rerved Impianto ORC in un processo di cogenerazione da biomassa 13
14 Taglie Standard e prestazioni tipiche impianti CHP con split 14
15 Taglie Standard e prestazioni tipiche impianti CHP senza split 15
16 HRS -unità ad alto rendimento elettrico HRS per generazione elettrica e cogenerazione da BIOMASSA 16
17 HRS -unità ad alto rendimento elettrico TURBODEN 12 e 14 HRS per applicazione a BIOMASSA 17
18 HRS -unità ad alto rendimento elettrico 18
19 PureCycle Power System Calore per generazione energia elettrica 280 kw potenza elettrica Zero combustibile Nessuna emissione Generazione energia elettrica da fonti rinnovabili Fonte di calore: *91ºC 149ºC Modulare e scalabile per impianti più grandi Tempi di esecuzione ridotti 24/7/365 controllo remoto Alta affidabilità 196ºF 300ºF* 19
20 Biomassa Combustibili & Applicazioni Combustibili Biomassa legnosa: segatura, cippato, corteccia, legno trattato Altra biomassa (fanghi biologici, paglia, scarti di potature, bucce di cereali, etc.) Rifiuti Utenti Termici Essiccazione legname in segherie Essiccazione segatura per produzione pellet Preriscaldo aria per produzione MDF Reti di teleriscaldamento Refrigerazione Serre 20
21 CHP Reti di teleriscaldamento SENZA ORC BIOMASSA CALDAIA A BIOMASSA Acqua fredda Acqua calda UTENTE TERMICO Energia elettrica CON ORC BIOMASSA CALDAIA A BIOMASSA Olio diatermico Acqua calda ORC Acqua fredda UTENTE TERMICO 21
22 Applicazione di ORC in segherie ENERGIA ELETTRICA CALDAIA A BIOMASSA Olio diatermico Corteccia Segatura ORC TRONCHI SELEZIONE SCORTECCIAMENTO LAVORAZIONE ACQUA FREDDA ACQUA CALDA PRODOTTO FINITO CONFEZIONAMENTO ESSICCAZIONE 22
23 Applicazioni CHP: Produzione di Pellet con ORC CALDAIA A BIOMASSA Olio diatermico ORC Energia elettrica Acqua fredda TRONCHI SCORTECCIAMENTO CIPPATO MACINAZIONE Granulometria opportuna UR 40% Acqua calda ESSICCAZIONE SELEZIONE SGROSSATURA UR < 13% PELLET FINITI RAFFREDDAMENTO Pellet PELLETTIZZAZIONE DEPOLVERIZZAZIONE SELEZIONE RAFFINAZIONE 23
24 Turboden Un caso di successo 24
25 I punti di forza di Turboden R&D Marketing/Vendite Design Produzione Manutenzione Partecipazione a programmi di ricerca nazionali ed europei Cooperazione con Università europee e centri di ricerca Ottimizzazione cicli termodinamici Selezione e controllo fluidi di lavoro Progettazione termofluido-dinamica; Programmazione e controllo del software di supervisione Valutazione della fattibilità tecnicoeconomica di impianti ORC Offerte personalizzate per massimizzare gli obiettivi economici e ambientali Sostegno per il raggiungimento di incentivi pubblici per energie rinnovabili Progettazione meccanica componenti totalmente in house Proprietary design e costruzione propria di turbine ottimizzate ORC STRUMENTI Programmi termofluido-dinamici FEA - Finite Element Analysis 3D CAD-CAM Analisi vibrazionale Fornitori selezionati di materiali e componenti Controllo qualità & project management Moduli montati in fabbrica per minimizzare tempi di montaggio in situ Avviamento e commissioning Manutenzione, assistenza tecnica e gestione parti di ricambio Monitoraggio a distanza & ottimizzazione della gestione degli impianti Numerosi brevetti o
26 Turboden facts & figures Fatturato (M ) (ultimo aggiornamento dati : gennaio 2011) 26
27 Turboden s.r.l. Via Cernaia, Brescia, Italia tel fax info@turboden.it C.F./P.I. IT capitale sociale i.v. R.I.: C.C.I.A.A. di Brescia REA
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