Le nuove frontiere del recupero energetico La Cogenerazione

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1 Le nuove frontiere del recupero energetico La Cogenerazione

2 Agenda Le nuove frontiere del recupero energetico La Cogenerazione Introduzione alla cogenerazione Applicazioni L esperienza MAIA Studi di fattibilità 1 2 Agenda Cogenerazione Introduzione Introduzione alla cogenerazione Applicazioni L esperienza MAIA Studi di fattibilità La cogenerazione è la produzione combinata di energia elettrica e termica Un impianto convenzionale di produzione di energia elettrica ha una efficienza di circa il 35%, mentre il restante 65% viene disperso sotto forma di calore Con un impianto di cogenerazione, invece, il calore prodotto dalla combustione non viene disperso ma recuperato per altri usi 3 4 Cogenerazione Cogenerazione In questo modo la cogenerazione raggiunge una efficienza superiore al 90% e questo permette di: risparmiare energia primaria salvaguardare l ambiente diminuire le emissioni di diminuire i costi energetici creare nuovi posti di lavoro In una centrale di cogenerazione il calore di scarico della macchina per la produzione di energia elettrica ha livelli termici elevati e di conseguenza può essere impiegato per la produzione di: acqua calda acqua surriscaldata vapore olio diatermico come vettore energetico aria calda 5 6 1

3 Cogenerazione Flussi energetici I sistemi di cogenerazione si classificano sostanzialmente nei seguenti tipi fondamentali : Motori alternativi a ciclo Otto Motori alternativi a ciclo Diesel Si recupera calore dal circuito di raffreddamento del motore e dell olio a bassa temperatura (da 50 a 90 C) e dai gas di scarico ad alta temperatura ( C) impianto tradizionale 34 Energia termica 8 Perdite 22 Energia elettrica Turbine a gas I cui gas di scarico in gran volume e ad alta temperatura producono il calore richiesto in una caldaia a recupero, o direttamente utilizzati per il processo. Totale energia immessa = Perdite 7 8 Flussi energetici impianto di cogenerazione 22 Energia elettrica 14 Perdite 34 Energia termica Agenda Introduzione alla cogenerazione Applicazioni L esperienza MAIA Totale energia immessa = 70 Risparmio = 30% Studi di fattibilità 9 10 Settori di applicazione Impianti di produzione Impianti di produzione Cartiere Chimica e Farmaceutica Alimentare Cartiere richiesta termica orientativa: Vapore: 8 12 bar Acqua calda: 90 C Serre Settore terziario Discariche Civile

4 PRODUZIONE CALDA E VAPORE Cartiere 26% 18% ENERGIA IMMESSA 100% Rendimento totale 36% 80% Esempio: CALDAIA A VAPORE 75 D REINTEGRO 1-12 Bar 90 SERBATOIO CONDENSE 80 D x Caterpillar G3520C Potenza elettrica generata: 4000 kw Potenza termica (vapore 13 bar, 1650 kg/h) 2232 kw Potenza termica (acqua calda C) 2084 kw 14 Cartiere: 2x2000kWe Cartiere: 2x2000kWe Cartiere: 2x2000kWe Impianti di produzione Chimica e Farmaceutica richiesta termica orientativa: Acqua surriscaldata: 127 C Acqua refrigerata: 10 C Vapore: 8 12 bar

5 PRODUZIONE SURRISCALDATA E CALDA PRODUZIONE SURRISCALDATA ENERGIA IMMESSA 100% ENERGIA IMMESSA 100% 31% 12% 28% Rendimento totale 71% calda surriscaldata 30% 10% 11% 33% Rendimento totale 84% VALVOLA A TRE VIE FUMI FUMI D D GRUPPO ELETTROGENO VALVOLA A TRE VIE MOTORE D PRODUZIONE CALDA E FREDDA ENERGIA IMMESSA 100% 15% 32% 35% Rendimento totale Esempio: 82% x Caterpillar G3520C Potenza elettrica generata: 95 FUMI kw 95 Potenza termica (vapore 13 bar, 1670 kg/h) kw Potenza termica (acqua calda 95 C) D TORRE DI RAFFREDDAMENTO 20 Chimica e Farmaceutica kw 7 ASSORBITORE 21 Chimica e Farmaceutica: 2x2000kWe 22 Chimica e Farmaceutica: 2x2000kWe

6 Chimica e Farmaceutica: 2x2000kWe Chimica e Farmaceutica: 2x2000kWe Impianti di produzione PRODUZIONE CALDA E VAPORE 26% 18% 36% Alimentare richiesta termica orientativa: Vapore: 8 12 bar Acqua calda: 90 C Aria calda: 80 C ENERGIA IMMESSA 100% Rendimento totale CALDAIA A VAPORE 80% 1-12 Bar 90 D REINTEGRO SERBATOIO CONDENSE D PRODUZIONE ED ARIA CALDA 33% 18% Recupero irraggiamento 3% ENERGIA IMMESSA 100% Recupero aftercooler 5% 36% Rendimento totale 95% /ARIA FUMI/ARIA 120 Alimentare Esempio: Caterpillar G3516B Potenza elettrica generata: 1085 kw Potenza termica (acqua calda 90 C) 1545 kw Alimentazione essiccatoio (aria calda 70 C)

7 Alimentare: 1085kWe Alimentare: 1085kWe Alimentare: 1085kWe Alimentare: 1085kWe Alimentare: 1085kWe Impianti di produzione Serre richiesta termica orientativa: Acqua calda: 90 C Anidride carbonica

8 Cogenerazione per serre Cogenerazione per serre Innovativa è la realizzazione di impianti di cogenerazione integrata alla fertilizzazione carbonica per serre Oltre a produrre l energia termica per le serre, l impianto recupera i fumi di scarico del motore per effettuare la teleconcimazione carbonica delle piante; in tal modo tutta la prodotta dall impianto viene assorbita dalle piante attraverso il processo di fotosintesi; Il sistema integrato consente di avere il massimo risparmio energetico con il minimo impatto ambientale; Inoltre, il nuovo disegno di legge del Governo n. C1746, relativo al regime di sostegno al teleriscaldamento per ambienti a destinazione agricola e serre, intende prevedere l introduzione dei certificati verdi per tali tipi di sistemi energetici. company Gas company Water Company Solar radiation ARTIFICIAL LIGHT HEAT WATER LIGHT HEAT Cogenerazione per serre Cogenerazione per serre company Equipment Energy Solar radiation company Equipment Energy Solar radiation LIGHT LIGHT ARTIFICIAL LIGHT HEAT Heat Gas company HEAT ARTIFICIAL LIGHT HEAT Heat Gas company HEAT WATER WATER Water Company Water Water Company Water Cogenerazione per serre Cogenerazione per serre company Equipment Energy Climate control Heat management Solar radiation LIGHT HEAT Boiler CHP Heat management Heat demand Gas company management Heat management Water management ARTIFICIAL LIGHT HEAT WATER Buffer Industrial heat Industrial management demand Water Company Management of labour Water & production Liquefied Mains electricity management demand

9 Cogenerazione per serre SISTEMA INTEGRATO PER SERRE Natural gas Air (N2 + O2) Burner Boiler Condenser Chimney Simultaneous T = C production T = C of Flue gas Flue gas Eff = 83% heat, electricity and CO 2 T = 50 0 C Flue gas Eff = 92% fan unit HT water 100 Grid 0 C ENERGIA IMMESSA 100% Rendimento totale 20% 32% 35% 87% VALVOLA A TRE VIE Free Heat storage electricity tank LT water 50 0 C import from and export to grid Greenhouse CHP Heat eff: 54% eff: 37% Total eff: 91% Natural gas Energy HT water efficiency 92 0 C > 90% Air LT water 50 0 C (N2 + O2) Flue gas T = 50 0 C GRUPPO ELETTROGENO 95 VALVOLA A TRE VIE MOTORE FUMI D Serre Serre: 370kWe Esempio 1: Caterpillar G3412TA Potenza elettrica generata: 370 kw Potenza termica (acqua calda C) 470 kw Serre: 370kWe Serre: 370kWe

10 Serre Serre: 1565kWe Esempio 2: Caterpillar G3516E Potenza elettrica generata: kw Potenza termica (acqua calda 95 C) kw Anidride carbonica kg/h Serre: 1565kWe Serre: 1565kWe Settore terziario PRODUZIONE CALDA E VAPORE 26% 18% 36% Discariche richiesta termica orientativa: Vapore: bar Acqua calda: 90 C ENERGIA IMMESSA 100% Rendimento totale 80% D REINTEGRO CALDAIA A VAPORE 1-12 Bar 90 SERBATOIO CONDENSE D

11 Discariche Discariche: 5x975kWe Esempio: 5 x Caterpillar G3516 Potenza elettrica generata: kw Potenza termica (vapore 35 bar dai fumi) kw per produrre altra potenza elettrica Potenza termica (acqua calda) kw Discariche: 5x975kWe Discariche: 5x975kWe Discariche: 5x975kWe Settore terziario Civile richiesta termica orientativa: Teleriscaldamento Climatizzazione grandi ambienti

12 PRODUZIONE CALDA PRODUZIONE CALDA E FREDDA 15% ENERGIA IMMESSA 100% 15% 32% 35% ENERGIA IMMESSA 100% Rendimento totale 32% 35% 82% Rendimento totale 82% 125 VALVOLA A TRE VIE FUMI FUMI GRUPPO ELETTROGENO VALVOLA A TRE VIE MOTORE 80 D TORRE DI RAFFREDDAMENTO D 12 7 ASSORBITORE Civile Civile: 5900kWe Esempio: 2 x Cat G3520B + 2 x Cat G3516TA Potenza elettrica generata: 5900 kw Potenza termica (acqua calda 95 C) kw Potenza termica (acqua refrigerata 7 C) kw ( BTU/h) Civile: 5900kWe Civile: 5900kWe

13 Civile: 5900kWe Consorzi energetici La cogenerazione offre alle aziende l opportunità di realizzare consorzi energetici alle aziende (FDE) MAIA, attraverso società di servizi energetici (ESCO), contribuisce alla realizzazione d impianti ad hoc FDE FDE La Fabbrica Distribuita dell Energia (FDE) consente lo sfruttamento ottimizzato delle fonti primarie di energia massimizzando il recupero del calore refluo, altrimenti perduto, che viene utilizzato per soddisfare la domanda termica dei siti ospiti; Il termine Fabbrica ha un accezione organizzativo-gestionale, non indica una concentrazione spaziale degli interventi che, invece, sono Distribuiti su un territorio e localizzati in corrispondenza di siti idonei ad ospitare centrali cogenerative di taglia media e piccola (<10 MVA); Consente una sensibile riduzione dell impatto ambientale rispetto alla produzione separata di energia elettrica ed energia termica; Garantisce una ottimizzazione dei flussi economici attraverso la gestione centralizzata degli impianti sia dal punto di vista tecnico-operativo che amministrativo-procedurale. Ad oggi sono state implementate tre iniziative di FDE nelle province di Roma, Latina e Frosinone; inoltre sono in fase di avvio altre tre iniziative in Puglia, in Abruzzo e in Toscana; Ad ogni iniziativa corrisponde una società progetto il cui scopo è la realizzazione e la gestione del sistema integrato di impianti di produzione di energia localizzati presso siti ospiti; Le iniziative avviate sono state localizzate nei territori e nell ambito dei bacini di consumo rappresentati dai consorzi energetici nati a seguito della liberalizzazione del mercato elettrico con il D. Lgs. 79/99; Le società progetto sono partecipate dai consorzi energetici, dalle associazioni confindustriali provinciali e/o dalle camere di commercio; i soci imprenditoriali delle società di scopo garantiscono i flussi finanziari necessari per la realizzazioni degli impianti Agenda L esperienza MAIA Introduzione alla cogenerazione Aspetti tecnici L esperienza MAIA Studi di fattibilità

14 Referenze gas Caterpillar (Italia ) La gamma Caterpillar G3520C 2000 G3516C 1600 Unità MW Industria Terziario Discariche G3520B G3516B G3516 G3512 G3508 G G Totale G3406 G La gamma Caterpillar Benefici 1 MWe 1,6 MWe Tutti i prodotti sono progettati, costruiti e testati dalla CATERPILLAR operante con sistemi di qualità ISO Ricambi distribuiti tramite l organizzazione mondiale CAT Manuali tecnici e disegni esecutivi completamente preparati da CAT Manuali di servizio CAT 2 MWe 3,6 MWe La Consulenza I Servizi La collaborazione Cliente-MAIA comincia prima dell acquisto. Per poter proporre il miglior Sistema, è necessario analizzare a fondo le esigenze del Cliente. Consulenti esperti lavorano insieme a lui per proporre la soluzione più vantaggiosa. Se avete delle idee ambiziose, siamo orgogliosi di potervi aiutare a realizzarle! Gli ingegneri dell Ufficio Tecnico aiutano i nostri Clienti a tramutare le Loro idee in realtà. Gli accordi di Assistenza Programmata e Preventiva garantiscono un perfetto e continuo funzionamento dei vostri impianti. Il Servizio APL (Analisi Programma Lubrificanti) permette il controllo dello stato di usura dei motori

15 Assistenza dopo Vendita Servizio Assistenza Uno degli elementi che ci differenzia da altre organizzazioni operanti nel nostro mercato è l Assistenza dopo vendita. Una disponibilità di Ricambi non riscontrabile in nessun altra società del settore che ci consente di evadere il 94% delle richieste in 16 ore ed il 98% in 36 ore. Il collegamento con tutta la rete mondiale dei Dealer Caterpillar per proteggere il vostro investimento. Filiali (10) Centri operativi (7) Sassari Cagliari Tirana MAIA SHQIPERI.. Sh.p.k. Orte Abruzzo Monterotondo Roma Frosinone Foggia Caserta Bari Potenza Cosenza Catanzaro Palermo Catania Valletta UNEC Ltd Agenda Studi di fattibilità Introduzione alla cogenerazione Applicazioni L esperienza MAIA Studi di fattibilità L analisi di fattibilità è uno strumento essenziale al fine di selezionare la tecnologia e minimizzare i rischi finanziari dell investimento. Le condizioni più importanti sono le caratteristiche dei carichi elettrici e termici del consumo e possibilità di cedere l elettricità in eccesso alla rete Tabella raccolta dati Tabella raccolta dati Si riporta una tabella che riassume i dati da fornire per il calcolo della viabilità tecnico economica di un impianto di cogenerazione. Raccolta dati generali azienda

16 Tabella raccolta dati Tabella raccolta dati Raccolta dati potenza termica utilizzata Raccolta dati potenza elettrica utilizzata Risultati dell analisi Impianto 950 kw, senza cessione di elettricità alla rete Risultati dell analisi Impianto 950 kw, con cessione di 150 kw Aziende specializzate Gli studi vengono effettuati da aziende specializzate nei servizi energetici grazie per l attenzione! info@orosprogettiericerche.it energia@maiaspa.it