LA COGENERAZIONE: UN OPPORTUNITA PER LA NUOVA L INDUSTRIA ITALIANA

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1 Milano, 3 marzo 2016 CGT Energia LA COGENERAZIONE: UN OPPORTUNITA PER LA NUOVA L INDUSTRIA ITALIANA Ing. Francesco Lambri

2 COGENERAZIONE. L ENERGIA EFFICIENTE. Milano, 3 marzo DEFINIZIONE Tecnologie Bilancio energetico 2 SOSTENIBILITA ECONOMICA AMBIENTALE Case study 3 TECNICA Applicazioni Utilizzo energia termica Componenti impianto

3 1 DEFINIZIONI

4 Definizioni ex-direttiva 2012/27/UE EFFICIENZA ENERGETICA Il rapporto tra un risultato in termini di rendimento, servizi, merci o energia e l'immissione di energia. RISPARMIO ENERGETICO Quantità di energia risparmiata, determinata mediante una misurazione e/o una stima del consumo prima e dopo l'attuazione di una misura di miglioramento dell'efficienza energetica, assicurando nel contempo la normalizzazione delle condizioni esterne che influiscono sul consumo energetico. COGENERAZIONE La produzione simultanea, nell'ambito di un unico processo, di energia termica e di energia elettrica o meccanica. L energia termica può essere recuperata sotto diverse forme, anche contemporanee: Acqua calda Acqua surriscaldata Olio diatermico Vapore Acqua refrigerata 3 1> INTRODUZIONE

5 COGENERAZIONE Principali tecnologie adottate Turbina a gas a ciclo combinato con recupero di calore Turbina a vapore a contropressione Turbina di condensazione a estrazione di vapore Turbina a gas con recupero di calore Motore a combustione interna Microturbine Motori Stirling Pile a combustibile Motori a vapore Cicli Rankine a fluido organico La scelta della tecnologia è dettata dalla potenza richiesta e dall uso dell energia termica resa disponibile. 4 1> INTRODUZIONE

6 Bilancio energetico PRODUZIONE COMBINATA 13 dispersione 44 COMBUSTIBILE* Tot. 87/100 87% RISPARMIO di 49 unità, pari al 33% di Energia Primaria! Impianto CHP Cogenerazione REND. PRODUZIONE SEPARATA 54 dispersione COMBUSTIBILE* Impianti tradizionali 43 Tot. 87/149 58% REND. Energia termica Energia Elettrica * fossile o rinnovabile 8 dispersione 5 1> INTRODUZIONE

7 2 Sostenibilità economica ambientale 6 1> INTRODUZIONE

8 Il prezzo dell energia elettrica in Europa Figura 4. Prezzi dell energia elettrica per I consumatori industriali con consumo annuo compreso tra e MWh. Prezzi al lordo delle imposte. L Italia è di 43 /MWh e sopra la media (+33%) 7 Fonte: Elaborazione AEEGSI su dati Eurostat. 2> CASE STUDY

9 Il prezzo del gas naturale in Europa Figura 6. Prezzi del gas naturale per i consumatori industriali con consumo annuo compreso tra e GJ, ovvero tra 2,6 e 26,3 M(m³). Prezzi al lordo delle imposte C /m ³: anno 2014 L Italia è di 5 c /m3 sotto la media (-12%) 8 Fonte: Elaborazione AEEGSI su dati Eurostat. 2> CASE STUDY

10 m3/y MWhe L analisi dei consumi ELETTRICI TERMICI m 3 /y produzione P media = kw t (Vapore) m 3 /y lavaggi, degasatore, preriscaldo condense P media = 600 kw t m 3 /y riscaldamento invernale P media = 800 kw t 9 2> CASE STUDY

11 m3/y MWhe kwhe L analisi dei consumi ELETTRICI Curva di durata Energia Elettrica TERMICI m 3 /y produzione P media = kw t (Vapore) m 3 /y lavaggi, degasatore, preriscaldo condense P media = 600 kw t (Acqua calda) m 3 /y riscaldamento invernale P media = 800 kw t (Acqua calda) 10 2> CASE STUDY

12 Dimensionamento impianto CG Dati tecnici Potenza [kw] Rendimento [%] Elettrica ,7% Gas di scarico raffreddati a 120 C ,1% Raffreddamento circuiti motore ,1% Aftercooler 2 stadio 106 3,9% TOTALE ,8% Ore funzionamento/anno: > CASE STUDY

13 Risultato del risparmio energetico SENZA COGENERAZIONE CON COGENERAZIONE CGT EE acquistata [MWhe/y] EE autoprodotta [MWhe/y] GN caldaie [Sm3/y] GN cogeneratore [Sm3/y] > CASE STUDY

14 Risultato del risparmio energetico 13 2> CASE STUDY

15 Risultato del risparmio economico ORE DI FUNZIONAMENTO Peak Off Peak Tot Ricavi[ ] Costi variabili [ ] Margine orario [ /h] Risparmio annuo [ ] Mancato acquisto EE EE export Mancata produzione Energia Termica GN Coge MO coge Costo olio Costo urea P ,5 1,0 0, OP ,5 1,0 0, Margine medio: 68 /h = 57 /MWhe = ridurre il prezzo dell energia elettrica di 14 /MWhe (-11%) rispetto al valore medio europeo + TEE > CASE STUDY

16 Risultato globale ENERGETICO/ EMISSIVO tco 2 /y 470 Tep/y ECONOMICO /a Payback 3 anni 15 2> CASE STUDY

17 3 TECNICA

18 Argomenti principali Impianti di cogenerazione, bilancio energetico e configurazioni Principali applicazioni in cogenerazione e componenti principali di impianto. 17

19 Bilancio energetico Andamento medio dei flussi energetici in un gruppo di cogenerazione alimentato a gas ENERGIA IMMESSA ATTRAVERSO IL COMBUSTIBILE 100 % ENERGIA ELETTRICA 43 % PERDITE ALTERNATORE 1 % IRRAGIAMENTO MOTORE 2 % PERDITE AL CAMINO 7 % CALORE AFTERCOOLER 3 % CALORE RAFFREDDAMENTO MOTORE 22 % RECUPERO DAI GAS DI SCARICO 22 % 18

20 Applicazioni in cogenerazione Cogenerazione per produzione di acqua calda BT Cogenerazione per produzione di acqua calda BT e vapore Cogenerazione per produzione di acqua calda BT, acqua fredda e vapore Analizzeremo in dettaglio gli schemi termici a blocchi per le applicazioni termiche sopra riportate Vedremo la definizione dei componenti principali di un impianto Vedremo alcuni schemi P&I ed unifilari elettrici tipici 19

21 Schema recupero termico 20

22 Schema recupero termico BILANCIO TERMICO - PRODUZIONE DI ACQUA CALDA E VAPOREMOTORE MODELLO: 1 x CG E 1000kW TA Luft potenza elettrica kw 1000 RENDIMENTI: potenza termica alta T kw 439 raff. 164 C Rendimento elettrico 42,84% potenza termica bassa T kw 594 potenza termica intercooler LT kw 82 Rendimento termico (H 2 O + olio + ECO) Rendimento termico (gas scarico) Rendimento termico complessivo 25,45% 18,79% 44,24% kw 517 Portata gas di scarico kw 381 kw 58 OLIO MOTORE ACQUA CAMICIE 5434 kg/h CALDAIA VAPORE ECO VAPORE MOTORE 75 C 83,7 C 431 C 199 C 164 C 10 bar 90 C Pressione vapore Ritorno condense 658 kg/h Portata vapore all'utilizzo 120 C kw 77 ECO ACQUA acqua impianto 85 C 51,1 t/h 21

23 Schema recupero termico BILANCIO TERMICO - PRODUZIONE DI ACQUA CALDA E VAPOREMOTORE MODELLO: 1 x CG E 1000kW TA Luft potenza elettrica kw 1000 RENDIMENTI: caldo potenza termica alta T kw 439 raff. 164 C Rendimento elettrico 42,84% potenza termica bassa T kw 594 potenza termica intercooler LT kw 82 Rendimento termico (H 2 O + olio + ECO) 25,45% Rendimento termico (gas scarico) 18,79% Rendimento termico complessivo 44,24% freddo COP 0,70 42,84% 17,81% 18,79% 36,60% kw 517 Portata gas di scarico kw 381 kw 58 OLIO MOTORE ACQUA CAMICIE 5434 kg/h CALDAIA VAPORE ECO VAPORE MOTORE 75 C 83,7 C 431 C 199 C 164 C 10 bar 90 C Pressione vapore Ritorno condense 658 kg/h Portata vapore 120 C kw 77 ECO ACQUA kw 416 acqua impianto 51,1 t/h ASSORBITORE FRIGORIFERO 85 C all'utilizzo 7 C 12 C 71,5 t/h Portata acqua impianto 22

24 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout 2 1. Motore a gas 1 23

25 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout Motore a gas Generatore 2 24

26 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout Motore a gas Generatore Filtro aria 3 25

27 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout Motore a gas Generatore Filtro aria Trasformatore 4 26

28 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout Motore a gas Generatore Filtro aria Trasformatore termico dai gas di scarico 27

29 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout Motore a gas Generatore Filtro aria Trasformatore termico dai gas di scarico termico BT dai circuiti motore 28

30 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout Motore a gas Generatore Filtro aria Trasformatore termico dai gas di scarico termico BT dai circuiti motore Marmitta

31 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout Motore a gas Generatore Filtro aria Trasformatore termico dai gas di scarico termico BT dai circuiti motore Marmitta DeNox-catalizzatore 8 30

32 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout Motore a gas Generatore Filtro aria Trasformatore termico dai gas di scarico termico BT dai circuiti motore Marmitta DeNox-catalizzatore Linea gas 31

33 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout Motore a gas Generatore Filtro aria Trasformatore termico dai gas di scarico termico BT dai circuiti motore Marmitta DeNox-catalizzatore Linea gas Serbatoio olio 32

34 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout Motore a gas Generatore Filtro aria Trasformatore termico dai gas di scarico termico BT dai circuiti motore Marmitta DeNox-catalizzatore Linea gas Serbatoio olio Quadro elettrico 33

35 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout Motore a gas Generatore Filtro aria Trasformatore termico dai gas di scarico termico BT dai circuiti motore Marmitta DeNox-catalizzatore Linea gas Serbatoio olio Quadro elettrico Quadro MT 34

36 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout Motore a gas Generatore Filtro aria Trasformatore termico dai gas di scarico termico BT dai circuiti motore Marmitta DeNox-catalizzatore Linea gas Serbatoio olio Quadro elettrico Quadro MT In ventilazione 35

37 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout Motore a gas Generatore Filtro aria Trasformatore termico dai gas di scarico termico BT dai circuiti motore Marmitta DeNox-catalizzatore Linea gas Serbatoio olio Quadro elettrico Quadro MT In ventilazione Out ventilazione 36

38 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout Motore a gas Generatore Filtro aria Trasformatore termico dai gas di scarico termico BT dai circuiti motore Marmitta DeNox-catalizzatore Linea gas Serbatoio olio Quadro elettrico Quadro MT In ventilazione Out ventilazione Radiatore dissipatore 37

39 Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout Motore a gas Generatore Filtro aria Trasformatore termico dai gas di scarico termico BT dai circuiti motore Marmitta DeNox-catalizzatore Linea gas Serbatoio olio Quadro elettrico Quadro MT In ventilazione Out ventilazione Radiatore dissipatore Degasatore 38

40 Grazie Francesco Lambri Sales Engineer Mobile:

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