DEE 2012/27/UE Efficienza Energetica: una direttiva, molte opportunità

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1 DEE 2012/27/UE Efficienza Energetica: una direttiva, molte opportunità Marco Baresi Institutional Relations Manager Key Energy - Focus Italcogen Rimini, 6 Novembre 2014

2 Chi siamo Turboden è leader europeo nella produzione di turbogeneratori ORC per la generazione di energia elettrica e calore da fonti rinnovabili e da recupero di calore da processi industriali. La società è stata fondata nel 1980 a Milano dall Ing. Mario Gaia, Professore Associato di Termodinamica coinvolto nella ricerca sulle tecnologie per l energia rinnovabile e, in particolare, nello studio dei sistemi ORC (da Organic Rankine Cycle) presso il Politecnico di Milano. Attualmente è Honorary Chairman di Turboden e alcuni dei suoi studenti più brillanti sono figure chiave all interno della società. Fin dagli anni della sua fondazione, la realizzazione di turbogeneratori basati sulla tecnologia ORC per produrre energia elettrica da fonti rinnovabili e da calore di scarto è stata per Turboden un autentica vocazione e costituisce l elemento principale della propria mission. Nel 2009 entra a far parte di UTC Corp., leader mondiale nella progettazione, costruzione e manutenzione di motori per aviazione, sistemi di propulsione spaziale e turbine a gas industriali, per sviluppare soluzioni basate su tecnologia ORC per la generazione di energia elettrica da fonti rinnovabili e da recupero calore in tutto il mondo. Nel 2013 UTC esce dal mercato dell energia, sottoscrivendo un alleanza strategica con Mitsubishi Heavy Industries. Nel 2013 Mitsubishi Heavy Industries acquisisce Pratt & Whitney Power Systems (oggi PW Power Systems) e l affiliata Turboden. Oggi MHI, con Turboden e PW Power Systems, sarà in grado di fornire una gamma ancora più ampia di prodotti e servizi per i sistemi di generazione termica ed elettrica. Nel 2013 Turboden certifica il proprio Sistema di Gestione per la Qualità secondo ISO 9001:

3 Oltre 30 anni di esperienza Prof. Mario Gaia matura esperienza nel campo degli ORC all interno del suo gruppo di ricerca presso il Politecnico di Milano 1976 primo prototipo di ORC per solare termodinamico Prof. Mario Gaia fonda Turboden per produrre e realizzare turbogeneratori ORC Turboden sviluppa progetti di ricerca nelle applicazioni solare, geotermia e recupero di calore 1998 Primo impianto ORC a biomassa in Svizzera (300 kw) Turboden installa impianti ORC a biomassa, soprattutto in Austria, Germania e Italia Turboden progetta di entrare in nuovi mercati, con un focus sul Nord America Prime applicazioni di recupero calore 2009 Turboden raggiunge i 100 impianti venduti MHI acquisisce la maggioranza di Turboden. Gli azionisti italiani rimangono alla guida dall azienda Oggi Più di 290 impianti ORC nel mondo, 235 in marcia United Technologies Corp. (UTC) acquisisce la maggioranza delle quote di Turboden. PW Power Systems supporta Turboden in nuovi mercati fuori dall Europa UTC esce dal mercato dell energia, sottoscrivendo un alleanza strategica con Mitsubishi Heavy Industries PW Power Systems diventa una società del Gruppo MHI 3

4 Cosa facciamo Biomassa Recupero Calore Waste to energy* Geotermia 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. Solare Termodinamico unità standard da 200 kw a 10 MW soluzioni personalizzate fino a 15 MW * termovalorizzazione dei rifiuti 4

5 Principio termodinamico: il Ciclo ORC Turbina Energia Elettrica Generatore Temperatura Entropia Diagramma T-s e ciclo di impianto Fluido Vettore Evaporatore Pompa Rigeneratore Acqua Condensatore Il ciclo ORC è paragonabile ad un ciclo Rankine surriscaldato che impiega un fluido organico (idrocarburi, fluidi frigoriferi, oli siliconici) al posto del vapore. In molte applicazioni un fluido vettore media fra sorgente di calore e ciclo ORC attraverso un evaporatore (8-3-4). Il fluido sotto forma di vapore espande in turbina (4-5) che è direttamente accoppiata ad un generatore. Il vapore in uscita attraversa un rigeneratore (5-9) per preriscaldare il fluido (2-8). Il vapore nel condensatore può cedere il proprio calore ad un utenza termica (9-6-1). 5

6 ORC vs. tradizionali cicli a vapore Features Alta efficienza della turbina (~ 85%) Basso numero di stadi Basso stress meccanico della turbina (bassa velocità periferica, temperatura moderata) Assenza erosione pale (no liquido) e ridotta corrosione di scambiatori e piping Piccolo salto entalpico + Elevata portata volumetrica Bassi giri al minuto della turbina Accoppiamento diretto al generatore elettrico (1500/1800/3000/3600 RPM) Vantaggi operativi Start-stop semplificato Automatizzato, operatore non richiesto Bassa rumorosità Alta disponibilità Buoni rendimenti a carico parziale O&M minimi Lunga vita 6

7 Impianti ORC Turboden nel mondo 7

8 Le applicazioni ORC (Organic Rankine Cycle) Recupero Calore Waste to energy Geotermia Solare Termodinamico elettricità calore TaglieORC Turboden: 200 kw -15 MW Biomassa

9 Applicazioni ORC Turboden in biomassa 206 Turboden ORC References in biomass *CCHP: Combined Cooling-Heating-Power

10 Le applicazioni ORC (Organic Rankine Cycle) Biomassa Geotermia Solare Termodinamico Waste to energy elettricità calore TaglieORC Turboden: 200 kw -15 MW Recupero Calore

11 ORC per recuperi termici da processo industriale Valorizzazione del calore residuale da processo industriale oggi disperso in atmosfera Generatore ORC processo industriale scambiatore recupero calore calore residuo gas, liquidi, vapori processo, utenze termiche civili e industriali energia termica energia termica energia elettrica

12 Esempi di recupero calore da processi industriali Recupero in cementificio Holcim Romania Holcim Group (Romania) In marcia da II trimestre 2012 Capacità di produzione del forno: ~ ton/giorno Fonte di calore: gas esausti a ~ 360 C (PRS) e ~ 250 C (CC) Olio diatermico come fluido vettore PRS e acqua pressurizzata per CC Romania Principali problematiche legate alla fonte di calore: Alto contenuto di polveri, Forte variabilità legata al ciclo produttivo, alle stagioni, POTENZA ELETTRICA ORC: ~ 4 MW Recupero in cementificio Holcim Slovakia Holcim Group (Slovacchia) In marcia da febbraio 2014 Capacità di produzione del clinker: ~ ton/giorno Fonte di calore: gas esausti a ~ 360 C (PRS) e ~ 310 C (CC) Olio diatermico come fluido vettore PRS e acqua pressurizzata per CC Slovakia POTENZA ELETTRICA ORC: ~ 5 MW

13 Esempi di recupero calore da processi industriali Recupero in cementificio CIMAR ITALCEMENTI (Ait Baha, Marocco) In marcia da ovembre 2010 Capacità di produzione del clinker: ~ ton/giorno Fonte di calore: gas esausti a ~ 330 C Gas raffreddati fino a 220 C, calore residuo per il preriscaldo materie prime Principali problematiche legate alla fonte di calore: Alto contenuto di polveri, Forte variabilità legata al ciclo produttivo, alle stagioni, POTENZA ELETTRICA DEL SISTEMA ORC: ~ 2 MW Recupero in vetreria AGC (Cuneo, Italia) In marcia da febbraio 2012 Capacità di produzione del forno: ~ 600 ton/giorno Fonte di calore: gas esausti a ~ 550 C Gas raffreddati fino a ~ 390 C POTENZA ELETTRICA DEL SISTEMA ORC: ~ 1,3 MW

14 Esempi di recupero calore da processi industriali Recupero nella produzione di refrattari RHI GROUP (Radenthein, Austria) In marcia dal I trimestre 2009 Capacità di produzione dei refrattari: ~ 250 ton/giorno Fonte di calore: gas esausti a ~ 500 C Gas raffreddati fino a 150 C POTENZA ELETTRICA DEL SISTEMA ORC: ~ 1 MW Recupero da turbine a gas Turbina a Gas Solar CENTAUR Gas Compressor station in Canada In marcia da novembre 2011 Potenza turbina a gas : 3,5 MWe Gas Turbine efficiency: 28% General Contractor: IST (Innovative Steam Technologies) Cliente finale: TransGas POTENZA ELETTRICA DEL SISTEMA ORC: ~ 1 MW

15 Il primo recupero di calore da forno elettrico siderurgico acciaio forno arco elettrico (EAF) riduzione dei consumi energia elettrica 67% gas di scarico scambiatore recupero calore In esercizio da Dicembre % ORC 3 MWe Energia termica ~ 30 t/h di vapore a 27 bar C utenza termica industriale 15

16 Il progetto WHAVES ( ) Waste Heat Valorisation for more Sustainable Energy Intensive IndustrieS Obiettivi «successore» dei progetti H-REII ( ) H-REII DEMO ( ) standardizzare i sistemi di recupero di calore da processo siderurgico con tecnologia ORC diffondere i risultati in altri settori industriali promuovere modelli innovativi di finanziamento degli interventi di recupero di calore da processo industriale

17 Esempi di Waste to Energy Waste To Energy Mirom, Belgium Heat recovery from pressurized water boiler in waste incinerator Customer: MIROM (Roeselare - Belgium) Source: hot water at 180 C (back at 140 C) Cooling source: air coolers ORC electric power: 3 MW Net electrical efficiency: 16.5% Availability: >98% In operation since 2 nd quarter 2008 Waste Gasifier ITC Turkey Heat recovery from exhaust gas from the waste gasifier Plant site: Ankara (Turkey) Heat carrier: thermal oil Application: power only ORC electric power: 2 ORC units of 5.5 MW each ORC efficiency: up to 25% Final Client: ITC-KA Enrji Uretim Sanavi Ve Ticaret A.S. First unit in operation since February 2014, second unit under construction

18 I benefici dei recuperi con ORC in Italia Maggiore competitività Aumento dei margini da riduzione dei costi per le imprese che recuperano Settore Incremento Marginalità Chimica + 2% Prodotti per l edilizia + 12% Metallurgia + 5% Vetro + 11% fonte: Energy Strategy Report 2012, elaborazioni su dati ISTAT, MiSE, AIDA Tecnologia italiana da esportare Esiste una filiera italiana che realizza tecnologie di recupero strategica per l export Efficienza energetica e sostenibilità ambientale Emissioni evitate da mancato acquisto di energia elettrica

19 Incentivi e barriere ai recuperi con ORC Incentivi Titoli di Efficienza Energetica Barriere investimenti importanti (2-20 M ) ritorni lunghi per gli attori industriali «Utilizzo di calore di recupero per la generazione di energia elettrica» TEE riconosciuti per 5 anni Vita tecnica impianto: 20 anni Coeff. Moltiplicativo tau: 3,36 Circa 60 /MWh gli incentivi premiano risparmi ottenuti a consuntivo vantaggi modesti se basso utilizzo impianti pagamento oneri di sistema recuperi termici fuori dal perimetro SEU per energia prodotta e autoconsumata scarsi strumenti finanziari per agevolare investimenti

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