L Azienda e il Solare Termodinamico

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1 L Azienda e il Solare Termodinamico Doc.: 12-COM.P-24-rev.10 Update: 29/05/2015

2 Applicazioni ORC Solare Termodinamico Biomassa Recupero Calore Waste to energy* Geotermia Solare Termodinamico Solare Termodinamico Gli impianti Turboden permettono di convertire in energia elettrica l energia solare captata dai concentratori solari attraverso un ciclo termodinamico efficiente. Le applicazioni CSP con le unità ORC Turboden possono essere cost-effective nel range di potenza tra 200 kw e 15 MW elettrici. * termovalorizzazione dei rifiuti 2

3 Costo specifco ( /kwh) Il Mercato dell Energia Solare L energia solare può essere sfruttata attraverso diverse tecnologie. Ognuna di queste copre la parte di mercato dove apporta i maggiori benefici in termini di costo/efficienza. Gli ORC Turboden trovano la loro collocazioni nel settore delle applicazioni industriali tra 1 e 10 MWel. Ambito residenziale (fino ad 1 MW) Applicazioni Industriali (fino a 10 MW) Utility scale (da 50 MW) 3

4 Decreto italiano 6 Luglio 2012 L incentivo viene corrisposto per 25 anni dalla data di entrata in esercizio commerciale dell impianto. Oltre alla tariffa incentivante viene corrisposto anche il prezzo di vendita di mercato dell energia elettrica. Il valore degli incentivi riportati in tabella si riferisce agli impianti che entreranno in esercizio entro Dicembre Schema di incentivazione [ /kwh e ] Frazione di integrazione Fino a 0,15 Tra 0,15-0,50 Oltre 0,50 Incentivo aggiuntivo al prezzo di vendita dell energia per impianti con superficie 0,36 0,32 0,30 captante fino a 2500 m 2 Incentivo aggiuntivo al prezzo di vendita dell energia per impianti con superficie 0,32 0,30 0,27 captante superiore a 2500 m 2 L incentivo sarà ridotto del 5% nel 2016 e di un ulteriore 5% nel È richiesto uno stoccaggio termico di capacità minima pari a: 1,5 kwh th /m 2 di superficie captante (per impianti con superficie captante maggiore di m 2 ) 0,4 kwh th /m 2 di superficie captante (per impianti con superficie captante tra m 2 e m 2 ) Laddove la sorgente secondaria sia una fonte rinnovabile, il fattore di integrazione è assunto convenzionalmente pari a zero. 4

5 Impianto Solare Termodinamico con ORC Il modulo ORC utilizza un fluido organico per azionare la turbina anziché il tradizionale vapore ad alta pressione. Il risultato è un impianto CSP affidabile, efficiente e di facile gestione. Punti di forza dell ORC negli impianti CSP Efficienza elettrica fino al 26% Capacità di adattarsi alle variazioni di carico facilmente e rapidamente Possibilità di operare a carico parziale fino al 10% dell potenza termica entrante a carico nominale Possibilità di condensatore direttamente ad aria, senza consumo di acqua Generatore sincrono od asincrono Controllo remoto Operatore in sito non necessario O&M contenuti Facilità di ibridizzazione con biomassa e impianti a recupero di calore Possibilità di essere accoppiato a concentratori solari a basso costo Possibilità di utilizzo di oli minerali/sintetici o vapore saturo come fluido termovettore 5

6 TEMPERATURA Diversi Fluidi Termovettori Collettori parabolici con olio diat. Soluzione Turboden Un circuito ad olio diatermico (minerale o sintetico) con temperature massime tra 260 e 310 C alimenta un modulo ORC Turboden HR (efficienza elettrica 20%) o un modulo Turboden HRS (efficienza elettrica 25%). Figura 1: Collettori solari Eurotrough Specchi Fresnel con olio diat. Funzionamento a carico parziale fino al 10% della potenza termica nominale ENERGIA Olio minerale o sintetico non nocivo Olio diatermico utilizzabile anche come mezzo di accumulo termico Figure 2: Collettori solari Fresnel FERA Possibilità di aumentare le ore equivalenti di funzionamento con l implementazione di sistemi di stoccaggio Fluido termovettore non pressurizzato ORC ad alta efficienza 6

7 TEMPERATURA Diversi Fluidi Termovettori Collettori lineari Fresnel DSG Soluzione Turboden VAPORE SATURO Vapore saturo a ~20 bara può alimentare un modulo Turboden HR (efficienza elettrica 20%) Figura 3::Collettori Fresnel AUSRA Collettori parabolici DSG Vapore saturo a ~60-70 bara può alimentare un modulo Turboden HRS (efficienza elettrica 24%) ENERGIA Configurazione impiantistica semplice Minori CAPEX Figura 4: Collettori solari Solarlite Basso impatto ambientale Possibilità di operare a carico parziale con vapore saturo a pressioni anche inferiori a 5 bara 7

8 Gross electric efficiency Copyright Turboden S.r.l. All rights reserved ORC Actual Efficiency / ORC Nominal Efficiency Flessibile ed Automatico Uno dei punti chiave nel successo della tecnologia ORC è la sua capacità di adattarsi alle variazioni di carico termico facilmente e Efficienza dell ORC a carico parziale Actual Load / Nominal Load Effetto della temperatura dell acqua di raffreddamento sull efficienza dell ORC* Design Point Funzionamento a carico parziale fino al 10% del carico nominale L ORC mantiene il 90% dell efficienza del ciclo fino al 50% del carico termico entrante Gli ORC Turboden si adattano automaticamente alle variazioni di temperatura ambientale rapidamente Water outlet temperature from condenser [ C] * Moduli HRS 8

9 Referenze Cliente: Italcementi Group Sito di installazione: Ait Baha, Marocco DNI: kwh/m 2 _anno Modulo Turboden: Turboden 18 HR (2 MW el ) Figura 5 Figura 6 Figura 5: Turboden 18 HR presso l impianto di Ait Baha Figura 6: struttura in cemento dei collettori Airlight Figura 7: vista dello stabilimento Italcementi ad Ait Baha e campo solare Figura 7 Tipo di impianto: Ibrido collettori solari con stoccaggio termico combinati con recupero del calore di scarto dal processo produttivo del cementificio Caratteristiche campo solare: Sup. Captante: m 2 Nr. di stringhe: 3 Lunghezza stringhe: 215 m Potenza termica: 4 MW th Capacità stoccaggio: 12 h Fluido termovettore: aria 9

10 Referenze Progetto ENAS Cliente finale: ENAS (Ente Acque della Sardegna) EPC: CEIF Soc. Coop. (Cooperativa Elettricisti Installatori Forlivesi) Sito di installazione: Ottana (Nuoro, Sardegna) Taglia: 650 kw el Modulo Turboden: Turboden 6 HR (condizioni nominali di funzionamento: olio diatermico 260/150 C, acqua di raffreddamento 25/35 C, efficienza lorda 21%) Figure: FERA Fresnel solar collectors. Tipo di impianto: Impianto solare composto da 6 stringhe di collettori lineari Fresnel FERA (circa m 2 ) e da uno stoccaggio ad olio diatermico (diretto a due serbatoi) con una capacità di accumulo termico pari a quasi 5 ore di funzionamento equivalente 10

11 Referenze Progetto Archimede Cliente finale: Archimede S.r.l. Società di Ingegneria EPC: Archimede S.r.l. Società di Ingegneria Sito di installazione: Melilli (Siracusa, Sicilia) Taglia: 1180 kw el Modulo Turboden: Turboden 12 HRS (condizioni nominali di funzionamento: olio diatermico 305/204 C, acqua di raffreddamento 25/35 C, efficienza lorda 25%) Figure: Turboden 12 HRS Tipo di impianto: impianto solare ibrido con circa m 2 di collettori solari a concentrazione accoppiati ad una caldaia a gas naturale da 3 MW th. 11

12 Progetti Solari R&D Progetto SOLAR Laboratorio Pubblico-Privato per lo sviluppo di tecnologie innovative nel campo della generazione distribuita di potenza elettrica da fonte solare. DM 593/00 art.12 DM Descrizione: Beneficiari: Sviluppo di nuovi collettori solari a concentrazione Università del Salento (Coordinatore) Studio di fluidi termovettori innovativi con nanoparticelle CNR-IMM Università degli Studi di Catania Realizzazione di un prototipo di ORC collegato a Costruzioni solari Srl collettori solari Politecnico di Bari Studi master per tecnici energetici qualificati STC Srl TCT Srl Budget: 12,3 MEuro - Contributo: 9,1 MEuro Turboden Srl Progetto EUROSUNMED Cooperazione Euro-Mediterranea sulla ricerca e la formazione in energie rinnovabili da fonte solare. FP7-ENERGY Descrizione: Sviluppo di nuove tecnologie in 3 aree: PV, CSP e integrazione di rete, Istituzione di un forte networking tra EU ed MPC Disseminazione dei risultati dei progetti Beneficiari: Francia: CNRS, EMRS Norvegia: Sintef, Sintef Energy Spagna: Cener, IK4 Tekniker Belgio: EUREC Italia: Turboden Marocco: CNESTEN, CNRST, MASCIR, Agdal University, Al Akhawayn University, MASEN Egitto: Helwan University, Alexandria University, Nile Valley Engineering 12

13 Turboden Un Caso di Successo 13

14 I punti di forza di Turboden R&D Vendite/Marketing 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 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 e 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 e ottimizzazione della gestione degli impianti Numerosi brevetti 14

15 Turboden Società del Gruppo MHI Energia e Ambiente Il più grande segmento di MHI Più di 12 miliardi di dollari (anno fiscale 2013) Energia e Ambiente Fornisce soluzioni ottimali per i settori legati all energia tra cui energia termica, energia nucleare e energia rinnovabile, in diverse aree ambientali e per impianti chimici e altre infrastrutture industriali. Macchinari, Attrezzature e Infrastrutture Fornisce un ampia gamma di prodotti per le basi dello sviluppo industriale, come macchine utensili, movimentazione di materiali, macchinari per l edilizia, sistemi di condizionamento e refrigerazione. Mitsubishi Heavy Industries una delle aziende dell industria pesante leader nel mondo, con un utile consolidato di oltre 32 miliardi di dollari (anno fiscale 2013). Fondazione 7 luglio, 1884 Aviazione Commerciale e Sistemi di Trasporto Fornisce sistemi avanzati per il trasporto terrestre, marittimo e aereo, inclusi aerei civili, navi commerciali e reti di transito. Sistemi Spaziali e di Difesa Integrata Fornisce sistemi avanzati per la difesa terrestre, aerea e marittima, incluse navi, aerei da difesa, sistemi di lancio e veicoli speciali, così come servizi legati allo spazio. 15

16 Note 16