Termotecnica Pompe di Industriale. Gli atti dei convegni e più di contenuti su.

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1 Termotecnica Pompe di Industriale Calore Gli atti dei convegni e più di contenuti su

2 Generatori elettrici con tecnologia ORC, Microturbine a vapore e Motori a vapore per ottimizzare i rendimenti su impianti a Biomasse e Biogas Alessandro Dorigati PROGECO srl McTer - Forest (MI) - 25 Giugno 2015 PROGECO srl Via Alzaia sul Sile 26/D SILEA (TV) Tel

3 IL VAPORE Il vapore è il vettore energetico per eccellenza per gli utilizzi termici industriali. Industrie alimentari, chimiche, tessili, cartarie, farmaceutiche e molte altre fondano i loro processi sull utilizzo del vapore come vettore termico. Grazie alle sue caratteristiche termodinamiche, al basso costo e al basso impatto ambientale, il vapore è anche il fluido più utilizzato nei cicli termodinamici per la produzione di energia. Le nuove tecnologie dei materiali e delle macchine termodinamiche (microturbine) offrono oggi la possibilità di costruire piccoli impianti a vapore saturo da inserire nei processi industriali, combinando così l utilizzo del vapore prima come fluido termodinamico, per la produzione di energia elettrica distribuita, e poi come vettore termico per i processi. 2

4 Turbine a Vapore COGENERAZIONE CON TURBINA A VAPORE IN CONTROPRESSIONE Processi industriali con utilizzo di vapore Industria: alimentare, tessile, chimica, trattamento legno, ecc.

5 Turbine a Vapore Fuel Il vantaggio della cogenerazione con turbina in contropressione sta nel fatto che la maggior parte del calore prodotto (~77%) resta disponibile per il processo, mentre il 13% assorbito in turbina (condensato) si trasforma quasi interamente in energia elettrica. Si ha quindi il recupero quasi totale del calore di condensazione del ciclo termodinamico, con un efficienza globale del sistema superiore all 88% dell energia primaria immessa con il combustibile.

6 Turbine a Vapore Le nuove Microturbine a vapor saturo compatte e ad alta efficienza da 100 a 270kWel con pressioni da 5 a 25Barg

7 Gli ORC a bassa temperatura Gli ORC (Organic Rankine Cycle) a bassa temperatura utilizzano come fluido organico un refrigerante, di solito l R245FA, cioè un fluido del tipo di quelli usati anche nei cicli frigoriferi, che a pressione ambiente (1 Bar a) evapora già a circa 14 C. Questa proprietà fa si che, a temperature dell ordine dei C, raggiunga pressioni tra 12 e 19Bar, adatte per un espansione in turbina o similari. Grazie a queste proprietà gli ORC che utilizzano questi fluidi sono molto efficienti per recuperare calore a bassa temperatura, fino ad arrivare a condensare alla temperatura ambiente, Un altra importante caratteristica degli HFC è che non sono ne infiammabili ne tossici e non danneggiano l Ozono. 6

8 Clean Cycle Generatore ORC Il generatore Clean Cycle converte l energia termica in elettricità nel range di temperatura da 150 C a 30/40 C Alta efficienza e bassa manutenzione grazie ai cuscinetti magnetici Caratteristiche tecniche Potenza 125 kwe lordi nominali Tensione 3Ø, da 400 a 480 Frequenza 50/60 Hz Temp. in ingresso 150 C Peso 2900 kg Fluido di lavoro R245FA (refrigerante ecocompatibile) Vantaggi per il cliente Funzionamento automatico semplice da gestire Assenza di fluidi pericolosi Flessibilità ai carichi parziali Alta efficienza in relazione alle temperature Bassa manutenzione

9 ORC Altri ORC di piccola potenza INGECO, in partnership con costruttori di turbine ORC, propone una gamma di macchine di piccola potenza appositamente studiate per il recupero di cascami termici Potenze da 5 a 100KW Range di temperatura a partire da 80 C Adatti al recupero energia su acqua di raffreddamento di motori stazionari (Biogas e altri )

10 COME FUNZIONA Modulo di potenza integrato (IPM) Potenza generata 125 kw Organic Rankine Cycle Vapore 121,8 C 15,5 bar Vapore 62,2 C 2,1 bar Vapore 36,1 C 1,7 bar Evaporatore Liquido 40,3 C 15,8 bar Sorgente di calore 3,34 MBTU/ ora ( 900 kw) Economizzatore Liquido 22,5 C 15,9 bar R245fa Liquido 21,1 C 1,5 bar Ricevitore Pompa Aria ambiente a 15 C (condizioni ISO) 60% umidità relativa Condensatore ad acqua

11 COMBI CYCLE Ciclo combinato Vapore+ORC Alta Temp C Vapor saturo 20 5Bar Bassa Temp C Fluido organico 16 1,5Bar

12 COMBI CYCLE Alta Temp C Vapor saturo 20 5Bar Bassa Temp C Fluido organico 16 1,5Bar Vapore molto efficiente su medio alte temperature (T>150 C), volume specifico contenuto Fluido organico molto efficiente su basse temperature (T<150 C), bassa temperatura di evaporazione, inoltre non condensa in turbina Combinando i vantaggi dei due fluidi si ottiene un sistema affidabile con elevata efficienza elettrica (> 18%) Costi contenuti, nessun fluido pericoloso per tossicità esplosione o incendio, funzionamento automatico

13 Turbine a Vapore + ORC COMBI CYCLE 200 CHP Vapore 1-5 Bar

14 Turbine a Vapore + ORC COMBI CYCLE 200 CHP

15 Possibili applicazioni TELERISCALDAMENTO In un teleriscaldamento a biomasse la caldaia non riesce a modulare bene in funzione del carico termico (min 50%), grazie all ORC si può assorbire energia per mantenere il carico della caldaia sopra il 50%.

16 Possibili applicazioni TELERISCALDAMENTO Il riscaldamento è quasi sempre utilizzato per max 8-10 ore al giorno. In questo modo, accumulando energia termica nelle ore vuote si può avere a disposizione una potenza di picco 2 o 3 volte superiore

17 Possibili applicazioni TELERISCALDAMENTO CON COMBI CYCLE SI HA IL MASSIMO SFRUTTAMENTO DEL COMBUSTIBILE IN TUTTE LE STAGIONI 1. Caldaia e Turbina a vapore lavorano sempre alla massima potenza 2. L energia termica che non viene richiesta dal teleriscaldamento viene utilizzata nell ORC per fare energia elettrica, e viene sfruttata al massimo grazie alla condensazione a C

18 Possibili applicazioni UN APPLICAZIONE TRA LE PIÙ INTERESSANTI COGENERAZIONE PER SERRE VENDITA ENERGIA ELETTRICA + RISPARMIO COMBUSTIBILE PER RISCALDAMENTO 1. Riscaldamento radiante a bassa temperatura, acqua a C 2. Integrazione con riscaldamento a temperatura superiore (di solito acqua a C) solo nei periodi più freddi

19 Possibili applicazioni

20 Installazioni in Italia Installazioni ORC Installazioni Combi Cycle

21 Realizzazioni Valorizzazione degli scar2 di un mobilificio (PN) L impianto è stato creato per valorizzare il polverino sottoprodotto delle lavorazioni di un mobilificio. Il calore di condensazione dei 2 ORC serve a preriscaldare l aria in ingresso al sistema di riscaldamento della fabbrica, riducendo così significativamente il prelievo di calore dalla caldaia. 20

22 Realizzazioni Valorizzazione degli scar2 nell industria del legno (PV) L impianto è stato creato per valorizzare i sottoprodotti di uno stabilimento per la produzione di pannelli di legno. 21

23 Realizzazioni Combi Cycle 200 per valorizzazione biomasse di scarto della filiera dell olio (sansa e potature) 22

24 Realizzazioni Combi Cycle 200 per valorizzazione biomasse di scarto della filiera dell olio (sansa e potature) 23

25 Realizzazioni Impianto da 200kW a Ciclo Combinato alimentato a Pollina L impianto è stato creato per valorizzare la biomassa di scarto (pollina) prodotta da una azienda avicola, evitando così il problema dello smaltimento Funzionalità: Riscaldamento capannoni Generazione energia elettrica Spargimento evitato 24

26 Realizzazioni Impianto da 200kW a Ciclo Combinato alimentato a Pollina Configurazione Ø Caldaia speciale a griglia mobile Ø N 1 Turbina a vapore 65kW Ø N 1 ORC 125kW 25

27 Motore a vapore Steam Drive 30 Per recupero energia dai fumi di motori stazionari Ciclo Rankine con condensazione a 90 C, consente riutilizzo calore in assetto cogenerativo

28 Motore a vapore Steam Drive 30 Acqua di condensazione Steam Drive 30 Fumi motore T>430 C 250kW 90 C 190kW Acqua di raffreddamento motore 90 C Acqua calda a 90 C Su gruppi di cogenerazione, dove il calore è utilizzato come acqua calda a 90 C, l acqua di condensazione può essere unita a quella di raffreddamento del motore

29 Motore a vapore Steam Drive 30 Caratteristiche tecniche principali - potenza nominale max 32kWel - potenza termica assorbita 250kWth - temperatura vapore ingresso motore 400 C - potenza termica scaricata (CHP) 190kW - temperatura di condensazione (CHP) 90 C - generatore asincrono 4 poli (1500 g/m) - quadri controllo e potenza inclusi - pannello operatore 10 Scambiatore sui fumi

30 GRAZIE PER L ATTENZIONE alessandro.dorigati@progecoweb.it PROGECO srl Via Alzaia sul Sile 26/D SILEA (TV) Tel