Sistemi di recupero calore da fonderia con tecnologia Organic Rankine Cycle: stato dell arte e sviluppi futuri

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1 Sistemi di recupero calore da fonderia con tecnologia Organic Rankine Cycle: stato dell arte e sviluppi futuri Brescia - 22 Novembre 2014 Francesco Campana, Sales Engineer Turboden SILC I Sustainable Industry Low Carbon scheme 67/G/ENT/CIP/13/D/N03S02

2 Recuperi termici da processo industriale con tecnologia ORC Perdite Combust ibili fossili e/o energia elettrica Processo Produttivo (Metallurgia/ Siderurgia, Cemento, Vetro, ecc.) Energia Assorbita dal Processo Sistema di Recupero con ORC. La valorizzazione dell energia termica a valle dell ORC non è economicamente conveniente. Le utenze termiche vengono soddisfatte a monte del sistema di recupero. Energia non assorbita Preriscaldo materia prima / combustibile o uso esterno Preriscaldo o utenza termica esterna Energia oggi dispersa e non valorizzabile per utenze termiche Sistema di Waste Heat to Power con ORC Energia Elettrica Dissipazione

3 Le applicazioni ORC Biomassa Geotermia elettricità Solare Termodinamico Recupero Calore 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 kwe a 10 MWe soluzioni personalizzate > 10 MWe 3

4 Temperature Copyright Turboden S.r.l. All rights reserved Temperature What is the ORC? Cycle it is a thermodynamic cycle EXPANDER Rankine it is theoretically given by 2 isobar and 2 adiabatic thermodynamic transformations EVAPORATOR Organic it exploits an organic working fluid FEED PUMP CONDENSER The principle is based on a turbo-generator working as a normal steam turbine to transform thermal energy into mechanical energy and finally into electric energy through an electric generator. Instead of the water steam, the ORC system vaporizes an organic fluid, characterized by a molecular mass higher than water, which leads to a slower rotation of the turbine and lower pressure and erosion of the metallic parts and blades Efficiency: 98% of incoming thermal power is transformed, into electric power (around 20%) and heat (78%), with extremely limited thermal leaks, only 2 % due to thermal isolation, radiance and losses in the generator; the electric efficiency obtained in non-cogeneration cases is much higher (more than 24% of the thermal input) Water / Steam Organic fluid Entropy Entropy 4

5 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 5

6 Impianti Turboden nel mondo Applicazione taglia impianti In costruzione Totale MW no. MW no. MW no. MW Biomassa legnosa 0,3-6, Geotermia 1,0-6, Recupero da motori 0,5-4, Recupero Oil&Gas 1,0-3, Recupero Cemento e Refrattari 1,0-7, Recuperi Metallurgia 0,7-2, Recupero Vetro 0,5-2, Recupero trattamento rifiuti 0,5-6, Totale impianti Turboden Paese impianti Paese impianti Germania 82 Nord America 7 Italia 76 Russia 9 Austria 31 Turchia 4 Altri in Europa 73 Resto del mondo 6 6

7 Recuperi termici da fonderia - schema

8 Recuperi termici da fonderia- sorgenti

9 Recuperi termici da fonderia - dati Descrizione Valore Note Sorgente di calore primaria Sorgente di calore modulo ORC Portata media olio diatermico Temperatura media olio diatermico (ingresso ORC) Temperatura media olio diatermico (uscita ORC) Potenza termica a carico nominale Temperatura aria ambiente media (bulbo secco) Gas esausti da cubilotto Olio diatermico 220m3/h 230 C 197 C 3840 kwt Potenza elettrica lorda generata a carico nominale 690 kw misurata ai morsetti del generatore Consumi elettrici interni del Modulo ORC a carico nominale Consumi elettrici assorbiti sistema di dissipazione del calore Variazione (Aumento) consumi elettrici assorbiti pompe olio diatermico meno air coolers olio diatermico esistenti Potenza elettrica netta garantita generata a carico nominale Potenza termica trasmessa dal condensatore a carico nominale (circa) 13 C 43 kw 82 kw 10 kw 555 kw 3150 kw

10 Grazie per l attenzione! Francesco Campana, Sales Engineer Turboden francesco.campana@turboden.it