Il progetto H-REII DEMO Heat Recovery in Energy Intensive Industries

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1 CONVEGNO ITALCOGEN L efficienza energetica attraverso il recupero termico 9 Novembre 2012, Rimini Il progetto H-REII DEMO Heat Recovery in Energy Intensive Industries Marco Baresi Turboden Institutional Relations Manager

2 Fortune: 48 più grande società USA 16 più grande produttore USA $58.2B di vendite nel 2011 Business in 180 Paesi dipendenti United Technologies Corporation UTC Power UTC Fire & Security Hamilton Sundstrand Carrier Research Center Sikorsky Otis EPC Service Large Engines After market Marine Mobile Power Wind Power ORC Technology 2

3 oltre 30 anni di esperienza 1984 turbogeneratore ORC 40 kwel per applicazione solare a Perth, Australia 1987 turbogeneratore ORC a biomassa da 3 kwel, Milano 1988 impianto geotermico ORC da 200 kwel in Zambia 2008 turbogeneratore ORC per recupero calore da 3 MW, Belgio 2009 primi 100 impianti e 100MW elettrici installati 2010 Primo impianto oltreoceano 2011 Oltre 200 impianti ORC nel mondo 3

4 Cosa facciamo Biomassa Geotermia Solare Termodinamico Recupero Calore elettricità 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. unità standard da 200 kw a 6 MW soluzioni personalizzate fino a 15 MW 4

5 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)einquestomodopreriscaldailfluidoorganico(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. 5

6 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 70,000 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 6

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8 H-REII ( ) HREII DEMO ( ) CONVEGNO ITALCOGEN L efficienza energetica attraverso il recupero termico - 09 Novembre 2012, Rimini

9 Il progetto HREII: potenziale in Italia Energia risparmiabile nei 3 settori analizzati: 130 MWe - 80 installazioni da 641GWh/y a 1,025 GWh/y (*) 5% dell obiettivo di risparmio energetico annuale atteso al 2016 per il settore industriale Source: Italian PAEE 2011 (*) working hours: min 5000 h/y max 8000 h/y

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11 PAER Regione Lombardia 4) MIGLIORAMENTO DELL EFFICIENZA ENERGETICA DI PROCESSI E PRODOTTI Nel solco della politica europea di miglioramento costante delle prestazioni di prodotti e processi, la nuova programmazione fonda prioritariamente la propria azione sulla capacità di sensibilizzare il mondo produttivo sulle tematiche dell efficienza e dell uso razionale dell energia. A questo fine, particolare attenzione verrà posta alle opportunità di recupero del calore di processo industriale per la produzione di energia elettrica e termica per altri usi (caldo e/o freddo) nonché, sul versante organizzativo, di favorire l aggregazione delle imprese (distretti energetici) e promuovere gli strumenti per la gestione efficiente e l uso razionale dell energia (Energy management e Sistemi di Gestione, prevedendo l audit energetico come step iniziale).

12 I TEE per i recuperi termici Delibera EEN 9/11 28 Ottobre 2011 Prima 19 /MWh Da Novembre /MWh E sufficiente per l avvio?

13 Heat Recovery from Waste Incineration plant Example of Turboden tailor-made ORC plant for heat recovery from hot water: 3 MWe installation in Roeselare (B) Plant type: Heat recovery from pressurized water boiler in waste incinerator Customer : MIROM (Roeselare-Belgium) In operation since: II quarter 2008 Heat source: hot water at 180 C (back 140 C) Cooling source: water/air Total electric power: 3 MW el Net electric efficiency: 16,5% Availability: > 98% CONVEGNO ITALCOGEN L efficienza energetica attraverso il recupero termico - 09 Novembre 2012, Rimini 13

14 Heat Recovery In Refractory Production Process Reference Case study: Refractory ovens exhaust gas heat recovery Refractory production capacity: 250 ton/day Heat source: exhaust 500 C Gas cooled down to ca. 150 C ORC electric power: ca. 1 MWe Client: RHI GROUP (Radenthein - Austria) In operation since I quarter 2009 CONVEGNO ITALCOGEN L efficienza energetica attraverso il recupero termico - 09 Novembre 2012, Rimini 14

15 Heat Recovery In Glass Production Process Reference Case study: Float glass production process Glass production capacity: 600 ton/day Heat source: exhaust gas at approximately 500 C ORC electric power: ca. 1,3 MWe Final Client: AGC Glass Europe Cuneo Plant General contractor: GEA Bischoff In operation since I quarter 2012 CONVEGNO ITALCOGEN L efficienza energetica attraverso il recupero termico - 09 Novembre 2012, Rimini 15

16 Heat Recovery In Cement Production Process Reference Case study: PRS gas waste heat recovery Clinker production capacity: ton/day Heat source: exhaust 330 C Gas cooled down to 220 C (extra heat used for raw material pre heating) ORC electric power: ca. 2 MWe Client: CIMAR ITALCEMENTI GROUP (Morocco) In operation since 2010 CONVEGNO ITALCOGEN L efficienza energetica attraverso il recupero termico - 09 Novembre 2012, Rimini 16

17 Heat Recovery In Cement Production Process Project Holcim Romania Reference Case study: PRS and CC gas waste heat recovery Romania Clinker production capacity: ton/day Heat source: exhaust 360 C (PRS) and hot 250 C (CC) Thermal oil (PRS) and pressurised water (CC) heat recovery loops ORC electric power: ca. 4 MWe Client: Holcim Romania Holcim Group (Romania) In operation since 2012 ORC plant CONVEGNO ITALCOGEN PH boiler L efficienza energetica attraverso il recupero AQCboiler termico - 09 Novembre 2012, Rimini 17

18 Heat Recovery from Gas Turbine Reference Case Study: Heat recovery from Solar CENTAUR gas turbine in a Gas Compressor station in Canada Gas Turbine prime power: 3.5 MWe Gas Turbine efficiency: 28% ORC electric power: 1 MWe General Contractor: IST (Innovative Steam Technologies) Final Client: TransGas In operation since IV quarter 2011 CONVEGNO ITALCOGEN L efficienza energetica attraverso il recupero termico - 09 Novembre 2012, Rimini 18

19 Heat Recovery from Internal Combustion Engines: 12 reference projects Project ORC Module Site Engines Pisticci I Oxon FinPower Pisticci II Cereal Docks Eukrasia Ulm Kempen Mondopower HSY GazProm2 TURBODEN 18 HR SPLIT (1,8 MWe) In operation since IV quarter 2010 TURBODEN 6 HR SPLIT (0,6 MWe) In operation since IV quarter 2008 TURBODEN 6 HR DIR. EXCH. (0,6 MWe) In operation since II quarter 2009 TURBODEN 40 HR SPLIT (3,8 MWe) In operation since II quarter 2012 TURBODEN 6 HR DIR. EXCH. (0,6 MWe) In operation since I quarter 2012 TURBODEN 6 HR SPLIT (0,6 MWe) In operation since II quarter 2010 TURBODEN 10 HR cogenerative (1 MWe) Under construction TURBODEN 6 HR cogenerative (0,6 MWe) In operation since I quarter 2012 TURBODEN 10 HR (1 MWe) Under construction TURBODEN 14 HR (1,3 MWe) In operation since III quarter 2011 TURBODEN 10 HR SPLIT (0,987 MWe) Under construction Pisticci (IT) Pavia (IT) Visano (IT) Pisticci (IT) Portogruaro (IT) Catania (IT) Senden (DE) Kempen (DE) Chivasso (IT) Ämmässuo (FIN) Moscow region (RU) 3 x 8 MWe Wartsila Diesel engines 1 x 8 MWe MAN Diesel engine 1 x 7 MWe Wartsila Diesel engine 2 x 17 MWe Wartsila Diesel engines 1 x 7 MWe Wartsila Diesel engine 2 x 1 MWe JGS/GE gas engines + 3 x 0,8 MWe JGS/GE gas engines + 1 x 0,6 MWe JGS/GE gas engine 2 x2 JGS/GE gas engines (+ additional heat from the process) Gas engines 1 x 17 MWe Wartsila Diesel engine 4 x 4 MWe MWM gas engines 5 x 2 MWe MTU engines Fater TURBODEN 7 HR DIR. EXCH. (0,7 MWe) Under construction Pescara (IT) 1 x 8 MWe Wartsila Diesel engine CONVEGNO ITALCOGEN L efficienza energetica attraverso il recupero termico - 09 Novembre 2012, Rimini 19

20 Steel (rolling mill): Singapore Natsteel project Project Natsteel Singapore Reference Case study: rolling mill preheating furnace waste heat recovery Heat source: exhaust gas from LFO 400 C Direct exchange between exhaust gas and working fluid ORC electric power: ~ 0,7 MWe Client: Natsteel Tata Group Under Construction; start up expected in I quarter 2013 CONVEGNO ITALCOGEN L efficienza energetica attraverso il recupero termico - 09 Novembre 2012, Rimini 20

21 Il progetto H-REII DEMO Obiettivi: a) realizzare un sistema di recupero calore da forno elettrico (EAF- Electric Arc Furnace) in industria siderurgica b) promuovere lo sviluppo di azioni di policy e governance su scala europea per la valorizzazione del recupero di calore in aziende altamente energivore Per info: CONVEGNO ITALCOGEN L efficienza energetica attraverso il recupero termico - 09 Novembre 2012, Rimini

22 Recupero calore da Forno ad Arco Elettrico (EAF) PROGETTO PILOTA INDUSTRIA TEDESCA DELL ACCIAIO Gas esausti da EAF (100 t) con produzione di vapore ~ 20 t/h disponibile per il modulo ORC Gross power output ORC unit: ~ 3 MWe Vapore d acqua prodotto: ~ 30 t/h del vapore a 27 bar C ~ 10 t/h destinato al processo industriale di GOODYEAR In costruzione; avviamento previsto per il I semestre 2013 CONVEGNO ITALCOGEN L efficienza energetica attraverso il recupero termico - 09 Novembre 2012, Rimini 22

23 Recupero calore da Forno ad Arco Elettrico (EAF) 25% 30% of the power inserted in the furnace is lost in the exhaust C C C 70% of the lost power could be recovered ORC Target: 3-5% of the EAF installed power CONVEGNO ITALCOGEN L efficienza energetica attraverso il recupero termico - 09 Novembre 2012, Rimini 23

24 HREII DEMO: prime stime europee GWh/yr Flat Glass * Stime parziali Non ferrous* Cement Steel Gas Comp. Station* Energy recovery at 5000h/yr Energy recovery at 8000h/yr Energia risparmiabile nei 5 settori analizzati: 2.59 GWe da 13,3 TWh/y a 21,3 TWh/y (*) CONVEGNO ITALCOGEN L efficienza energetica attraverso il recupero termico - 09 Novembre 2012, Rimini

25 Heat Recovery: un cluster di attori diversi in white economy Opportunità di policy per l Industria Processi industriali più sostenibili Pacchetto clima energia EU Investimenti industriali Opportunità di policy per l Innovazione Sviluppo tecnologico R&S CONVEGNO ITALCOGEN L efficienza energetica attraverso il recupero termico - 09 Novembre 2012, Rimini 25

26 Grazie per l attenzione! Marco Baresi, Turboden Institutional Relations Manager marco.baresi@turboden.it