L ORC di piccola taglia CLEAN CYCLE WHG125 Unatecnologiaper l efficienza energetica e la generazione di energia da fonti rinnovabili

Transcript

1 gruppo L ORC di piccola taglia CLEAN CYCLE WHG125 Unatecnologiaper l efficienza energetica e la generazione di energia da fonti rinnovabili Caso pratico nell industria del legno

2 gruppo Basata in Silea (Treviso) con stabilimento di produzione di mq Sede commerciale in Francia con la consociata INCO Propone varie soluzioni per la produzione di energia da fonti rinnovabili fra le quali le biomasse di origine forestale ed agricola Distributore esclusivo per l Italia di Calnetix Power Solutions Progetta e costruisce applicazioni di produzione energia elettrica da fonti rinnovabili o recupero di cascami termici mediante il Clean Cycle Fornisce il servizio di assistenza post vendita 2

3 TECNOLOGIE PER LA COMBUSTIONE DELLE BIOMASSE CALDAIE A GRIGLIA Le caldaie possono essere classificate nelle seguenti categorie In funzione del fluido: Caldaie ad acqua calda temperatura acqua 95 C pressione fino a 2 Bar Caldaie ad acqua surriscaldata temperatura acqua 150 C pressione fino a 12Bar Caldaie a vapore temperatura acqua >200 C pressione fino a 40Bar Thermal oil boilers temperatura olio >250 C bassa pressione Nota: il costo delle caldaie ad acqua e a vapore sale con la pressione il costo delle caldaie ad olio diatermico èmolto superiore rispetto alle caldaie ad i ld t 3

4 TECNOLOGIE PER LA COMBUSTIONE DELLE BIOMASSE In funzione del tipo di griglia : caldaie a griglia fissa legno parzialmente essiccato (umidità < 30%) caldaie a griglia mobile legno fresco (umidità > 30% fino a 55%) 4

5 TECNOLOGIE PER LA COMBUSTIONE DELLE BIOMASSE Bruciatori piro gassificatori per pellet ed altri materiali ad alta densità (noccioli, gusci ecc.) Questa tecnologia permette di bruciare il combustibile in due fasi : Produzione di Syngas (pyro gassificazione) in un bruciatore appositamente studiato Combustione del Syngas in una piccola caldaia simile ad una caldaia a a gasolio 5

6 Calnetix Power Solutions (CPS) Basata in Stuart, Florida con stabilimento di produzione di mq Sede commerciale e di supporto tecnico in Inghilterra Distributori e OEM in vari paesi del mondo Strategia finalizzata alla produzione di macchine adatte alla produzione di energia da fonti rinnovabili e recupero cascami termici Produzione interna da parte della Casa Madre Calnetix dei componenti principali già ampiamente testati in altri settori industriali (fra i quali l industria aeronautica) 6

7 Clean Cycle WHG125 Modulo base Caratteristiche principali Caratteristiche tecniche IPM Potenza nominale Tensione Frequenza 125kWe lordi 3F, 400 to 480 V 50/60 Hz 46 (117cm) 112 (284cm) 79.5 (202cm) Peso 3182 kg Fluido di lavoro R245FA Dimensioni 284 L x 117 W x 202 H cm Peculiarità Tutte tecnologie proprietarie Compatto, di facile installazione, prodotto standard di serie Fluido di lavoro non tossico né infiammabile Alta efficienza in rapporto alle temperature Non comprende evaporatore e condensatore 7

8 Schema del ciclo termodinamico Integrated Power Module (IPM) Potenza generata 125 kw Vapore (15 35 C) (1,2 3,5 bar) Vapore 115 C 16 bar Vapore 63 C 1.8bar R245fa Vapore 45 C 1.8bar Liquido 29 C 1.8bar Sorgente di calore ~892KW Recuperatore Aria Ambiente Evaporatore Condensatore Evaporativo Liquido 48 C 16bar Liquido 48 C 16bar Liquido 29 C 16bar Serbatoio Pompa

9 Integrated Power Module (IPM) Il generatore èil cuore del Clean Cycle e include tutte tecnologie Calnetix Complesso composto da generatore ad alta velocità (125kW) + supporti magnetici (esenti da manutenzione) + elettronica di potenza Senza cuscinetti, senza riduttori di giri, unico rotore Monitoraggio Real time del sistema, tenute interne senza contatto, centraggio rotore, etc Avvolgimenti raffreddati dal fluido espanso, senza lubrificazione, Package sigillato ermeticamente (senza tenute su parti rotanti) Svincolato dalla frequenza di rete, produce elettricità a velocità variabile seguendo le variazioni del carico termico 9

10 Sistema di controllo e diagnostica Hardware: PLC Allen Bradley Micrologix 1400 Piattaforma software RS Micrologix 500 Comunicazione con protocollo Modbus TCP / Ethernet Monitor touch screen a bordo macchina Caratteristiche funzionali principali Elettricità prodotta modulata in base alle variazioni del carico termico e della temperatura di condensazione Avviamento e sincronizzazione sulla rete gestiti automaticamente Gestione remota in telecontrollo 10

11 Elettronica di potenza Mantiene sempre un uscita perfettamente sinusoidale Esente da buchi o picchi di tensione Niente transitori induttivi Contributo al corto circuito pari a zero Nessun problema di sincronizzazione Inseguimento di rete Alta efficienza di conversione Deve essere collegato alla rete (no isola) Waste Heat Generator Rectifier IGBT IGBT IGBT Power Electronics Capa citor Bank Inverter IGBT IGBT IGBT Grid ~600v, ~450Hz DC w/ Ripple D C 380/480v, 50/60Hz 11

12 Possibili configurazioni Evaporazione e condensazione possono avvenire direttamente con le sorgenti di calore e raffreddamento, o indirettamente mediante l interposizione di un loop con fluido vettore Evaporazione Indiretta Indiretta Diretta Diretta Condensazione Indiretta Diretta Indiretta Diretta 12

13 Possibili configurazioni Indiretta/Diretta Evaporazione indiretta mediante scambiatore con fluido vettore Condensazione diretta mediante condensatore evaporativo o dry cooler Possibili fluidi vettore: Acqua surriscaldata Vapore Olio diatermico 13

14 Possibili configurazioni Indiretta / Indiretta Evaporazione indiretta mediante scambiatore con fluido vettore Condensazione indiretta mediante torre evaporativa Possibili fluidi vettore: Acqua surriscaldata Vapore Olio diatermico 14

15 Possibili applicazioni Produzione di energia da biomasse forestali o agricole Possibilità di valorizzazione di biomasse con accesso alla tariffa unica onnicomprensiva di 0,28 /KWh (Nota: anche la pollina è stata recentemente riconosciuta biomassa) Ideale per piccoli impianti di produzione distribuiti sul territorio ( KW) che utilizzano biomasse locali limitando i costi di trasporto Possibilità di utilizzare caldaie ad acqua surriscaldata che costano circa 1/3 delle corrispondenti ad olio diatermico Non è richiesta la presenza continua del conduttore d impianto Eventuale utilizzo del residuo termico per serre, piscine o riscaldamento radiante 15

16 Possibili applicazioni Motori Endotermici Possibilità di recupero di energia termica dai fumi di scarico e in parte dall acqua di raffreddamento Aumento del rendimento del motore con risparmio di combustibile Condensatore evaporativo 16

17 Possibili applicazioni Motori Endotermici Motore a biogas o olio vegetale Scambiatore di recupero sui fumi Container Clean Cycle WHG125 17

18 Possibili applicazioni Recupero di cascami termici industriali Recupero di cascami termici da una grande varietà di processi industriali (vetrerie, cementifici, industria metallurgica, inceneritori Produzione di energia elettrica con accesso ai certificati bianchi Tempi di recupero dell investimento dell ordine dei 3 5 anni 18

19 Possibili applicazioni Solare termodinamico Nelle applicazioni con concentratori solari, il Clean Cycle offre il vantaggio di poter utilizzare l acqua surriscaldata come fluido vettore, eliminando quindi i rischi di inquinamento del terreno in caso di perdite La bassa temperatura di lavoro, inoltre, aumenta le ore annuali di funzionamento e sfrutta meglio eventuali sistemi di accumulo termico Un primo progetto èin corso alle Hawaii ed èallo studio un impianto pilota in Italia in collaborazione con ENEA

20 Impianti realizzati Castelfranco Veneto produzione energia da biomasse (Segheria Legnami) In servizio da Aprile 2010 Sorgente: caldaia Uniconfort a vapore (3,5 bar) in uso promiscuo per gli essiccatoi del legno e per la produzione di energia elettrica Configurazione Caldaia a cippato a griglia mobile Clean Cycle WHG125 Torre evaporativa 20

21 Impianti realizzati Castelfranco Veneto produzione energia da biomasse (Segheria Legnami) In servizio da Aprile

22 Impianti realizzati Castelfranco Veneto produzione energia da biomasse (Segheria Legnami) In servizio da Aprile

23 Impianti realizzati Castelfranco Veneto produzione energia da biomasse (Segheria Legnami) Aspetti economici Gli impianti di produzione di energia elettrica di potenza <1MW, alimentati con biomasse vergini, sono incentivati dal GSE mediante la tariffa unica onnicomprensiva di 0,28 /kwh Nel caso in questione con 1 gruppo ORC che funziona per 8000h/anno ad una potenza media di 90Kw si ha un ricavo annuale pari a: 90 x 8000 x 0,28 =

24 Vigliano Biellese produzione energia da biomasse (Recupero biomasse di scarto) Messa in servizio prevista ad Ottobre 2010 Sorgente: caldaia Uniconfort ad acqua surriscaldata (150 C) Configurazione Caldaia a cippato a griglia mobile N 2 Clean Cycle WHG125 N 2 Torri evaporative Impianti realizzati 24

25 Sorgente: caldaia Uniconfort ad acqua surriscaldata (150 C) Configurazione Caldaia a cippato a griglia mobile N 3 Clean Cycle WHG125 N 3 Torri evaporative Impianti realizzati Metaponto (MT) produzione energia da biomasse (Recupero biomasse di scarto) Messa in servizio prevista a Novembre

26 Configurazione Impianti realizzati Verona produzione energia da Pollina (Smaltimento pollina in un impianto avicolo) Messa in servizio prevista a Dicembre 2010 Impianto ERIN di stabilizzazione e pellettizzazione della pollina Bruciatore pirogassificatore TERMOCABI con caldaia ad acqua surriscaldata N 1 Clean Cycle con Torre evaporativa 26

27 Impianti realizzati Verona produzione energia da Pollina (Smaltimento pollina in un impianto avicolo) Messa in servizio prevista a Dicembre

28 Impianti realizzati Aprilia (LT) recupero su motore ad olio vegetale Sorgente: motore Caterpillar da 1060 Kw limitato a 930 Kw Configurazione Container con Clean Cycle WHG125 e quadro elettrico Torre evaporativa Lay out sistema ORC in costruzione Container motore esistente 28

29 Impianti realizzati Lakeland USA produzione energia da biogas da depurazione acque Sorgente: digestione anaerobica con biogas a basso tenore di metano 20% (solitamente bruciato in torcia) Configurazione Bruciatore biogas ad olio diatermico Clean Cycle WHG125 su container Condensatore evaporativo

30 gruppo INGECO srl via Alzaia sul Sile, 26/D Silea (TV) Tel.: Fax : commerciale@ingeco-enr.it web: