Sviluppo, progettazione ed assistenza di unità di micro-cogenerazione

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1 Sviluppo, progettazione ed assistenza di unità di micro-cogenerazione

2 Cos è un unità di micro-cogenerazione? Un unità di cogenerazione di energia elettrica e calore, nota anche solo come unità di cogenerazione o unità CHP (Combined Heat and Power), è un unità indipendente per la produzione congiunta di energia elettrica e termica. Tale unità consente all utente di immettere l intera energia elettrica prodotta nella rete di distribuzione elettrica o di utilizzarla per le proprie esigenze, utilizzando al contempo il calore prodotto per il riscaldamento, per produrre acqua sanitaria calda o in altri processi tecnologici. Nella produzione di energia elettrica il risparmio di energia primaria può essere superiore del 25% rispetto alla produzione separata. Unità indipendente per la produzione di energia elettrica e calore. Disponibilità di energia garantita Utenti finali La produzione delle unità di micro-cogenerazione, oggigiorno impiegate nei più diversi settori, è oggetto di grandi e costanti progressi tecnologici, che si manifestano soprattutto in un efficienza energetica sempre maggiore. Il vantaggio principale di questo genere di impianti è la garanzia di avere sempre energia disponibile, in quanto la sua produzione non dipende dalla rete pubblica. La vasta gamma di unità di cogenerazione, diverse tra loro in quanto a potenza nominale, consente l approvvigionamento energetico di un ampio spettro di utenti finali: impianti industriali di medie dimensioni, istituti ospedalieri e cliniche, edifici scolastici, centri commerciali e sportivi, parchi naturali e rifugi alpini, aziende agricole situate in aree isolate, locali commerciali ed edifici residenziali (case indipendenti, palazzine). 25 % di risparmio di energia primaria 2 Indop

3 I vantaggi dell unità di cogenerazione Il sistema energetico più efficace per lo sfruttamento dei combustibili. I vantaggi principali per la comunità e l ambiente sono: grande risparmio di energia primaria, produzione di energia ecocompatibile, riduzione delle emissioni di gas serra (CO₂) e altri inquinanti gassosi (CO, SO₂ e NOX), ottima biodegradabilità del combustibile, combustibili ecologici (gas naturale, gas di petrolio liquefatto (GPL). I vantaggi principali per l utente sono: spese contenute per la produzione di energia elettrica e termica, riduzione delle spese di funzionamento, maggiore rendimento energetico, maggiori garanzie sulla disponibilità di energia, utilizzo dell energia indipendente dalla rete pubblica. Trasforma efficacemente il 90 % dell energia immessa. Come funziona La componente principale dell unità di cogenerazione è il motore a quattro/tre tempi alimentato a combustibile. Il motore converte il combustibile in energia termica e meccanica, mentre il generatore trasforma quest ultima in energia elettrica. Proprio per questo motivo si parla di cogenerazione di calore ed energia elettrica. I gas di scarico non sono immessi immediatamente nell atmosfera, bensì vengono prima privati dell energia termica nello scambiatore gas di scarico-acqua. Lo scambiatore di calore è collegato a un circuito idraulico esterno (secondario). L unità di comando e controllo ha il controllo totale sul funzionamento dell intero sistema dell unità di cogenerazione. Il sistema di controllo svolge un ruolo fondamentale per il corretto funzionamento dell unità e per la rilevazione e la correzione di eventuali errori. Il sistema di micro-cogenerazione trasforma efficacemente il 90 % dell energia immessa, da cui si ricavano circa il 40 % di energia elettrica e il 50 % di energia termica. La dispersione nelle unità di generazione si intorno al 10 %. SISTEMA DI CONTROLLO CIRCOLATORE ENERGIA ELETTRICA 40 % ENERGIA IMMESSA 100 % SCAMBIATORE DI CALORE (gas di scarico-acqua) motore generatore SCAMBIATORE DI CALORE (fluido refrigerante acqua) ENERGIA TERMICA 50 % DISPERSIONE 10 % CIRCOLATORE SILENZIATORE GAS DI SCARICO RAFFREDDATI COMPONENTI: MOTORE Motore con possibilità di utilizzo di diversi combustibili: gas naturale, gas di petrolio liquefatto (GPL). GENERATORE Generatore trifase per la produzione di energia elettrica. SCAMBIATORE DI CALORE Sistema di prelievo dell energia termica (scambiatore fluido refrigerante-acqua, gas di scarico-acqua). SISTEMA DI CONTROLLO Sistema per il comando e il controllo del funzionamento dell unità di cogenerazione. 3 Indop

4 Stato prima dell installazione dell unità di micro-cogenerazione Il sistema energetico classico comprende una caldaia ad acqua calda il cui scopo è quello di produrre energia termica per il riscaldamento e l acqua sanitaria calda. Un altra possibilità è rappresentata dall utilizzo di un serbatoio per l acqua calda che consente di accumulare l energia termica per un breve periodo di interruzione o riduzione del prelievo del calore. L energia elettrica necessaria si ottiene dalla rete di distribuzione dell energia elettrica. IMMISSIONE COMBUSTIBILE ENERGIA ELETTRICA PROVENIENTE DALLA RETE CALDAIA AD ACQUA CALDA SERBATOIO DI ACQUA CALDA (opzionale) UTILIZZATORE DELL ENERGIA TERMICA ACQUA CALDA Conforme alla definizione di impianto ad alta efficienza energetica Stato dopo l installazione dell unità di cogenerazione La potenza nominale dell unità di micro-cogenerazione si stabilisce in base al fabbisogno termico dell utente finale. Il sistema di cogenerazione di energia termica ed elettrica è conforme alla definizione di impianto ad alta efficienza energetica solo quando l energia prodotta, compresa quella termica, viene utilizzata integralmente. In base alle caratteristiche del fabbisogno termico (diagramma Qh) è possibile installare nel sistema esistente un unità di cogenerazione a bassa potenza termica (15 kw) utile a Potenza termica (kw) ACQUA FREDDA soddisfare le esigenze termiche durante tutto l anno (fino a 7500 ore/anno) o un unità di potenza termica superiore (30 kw) che soddisfa il fabbisogno termico soprattutto nel periodo di riscaldamento (fino a 4000 ore/anno). Grazie alla grande flessibilità nella produzione di energia termica ed elettrica, è possibile installare nell impianto energetico due o più unità di cogenerazione della stessa o di diversa potenza nominale CONSUMO DI ENERGIA TERMICA ENERGIA TERMICA 30 kw 15 ENERGIA TERMICA 15 kw anno 4 Indop

5 Assicura un rendimento del 90 % e la conversione dell energia immessa Al fine di soddisfare il fabbisogno termico di picco, il sistema è dotato anche di una caldaia ad acqua calda classica per la produzione di energia termica. La caldaia può essere impiegata anche per la produzione di energia termica in caso di interventi di manutenzione sull unità nonché nei periodi in cui l unità di cogenerazione non è in funzione a causa del ridotto prelievo di calore. La caldaia supplementare può essere tarata solo sulla differenza tra la potenza massima della centrale termica e la potenza nominale dell impianto di cogenerazione o sulla potenza massima totale della centrale termica. Il sistema può funzionare anche in assenza della caldaia supplementare, ma in questo caso il prelievo di energia termica deve essere sempre costante e senza fluttuazioni. RETE DI DISTRIBUZIONE DELL ENERGIA ELETTRICA UTILIZZO PROPRIO UNITÀ DI MICRO-COGENERAZIONE CALDAIA SERBATOIO DI ACQUA CALDA (opzionale) UTILIZZATORE DELL ENERGIA TERMICA ACQUA CALDA ACQUA FREDDA IMMISSIONE COMBUSTIBILE Tipologie di consumo dell energia elettrica Nella maggior parte dei casi l energia elettrica prodotta viene immessa nella rete di distribuzione dell energia elettrica. Nel caso in cui il prelievo sia maggiore, può essere impiegata anche per le proprie necessità. Energia elettrica per uso proprio o da immettere nella rete. Tipologie di consumo di energia termica L energia termica prodotta, nella maggior parte dei casi sotto forma di acqua calda della temperatura massima di 90 C, viene distribuita attraverso un sistema di distribuzione all utente. L energia termica può essere utilizzata per il riscaldamento, per l acqua sanitaria calda nonché in vari processi tecnologici. Riscaldamento, acqua sanitaria calda e processi tecnologici. 5 Indop

6 Unita di cogenerazione a gas naturale e GPL INDOP 6TO INDOP 9TO INDOP 15TO INDOP 20TO Implementazione Interno Interno Interno Interno Dati energetici Potenza elettrica [kw] Potenza termica [kw] Consumo [kw] 23,0 31, Tipo motore TOYOTA 1KS TOYOTA 1 KS TOYOTA 4Y TOYOTA 4Y Numero cilindri Cilindrata [ccm³] Efficienza Efficienza totale [%] 91,3 93,5 91,8 93,8 Efficienza elettrica [%] 26,1 29,0 30,6 31,3 Efficienza termica [%] 65,2 64,5 61,2 62,5 Temperatura uscita [ C] Temperatura ingresso [ C] Pressione sonora a 1 mts [db(a)] Emissioni CO [mg/nm³] < 150 < 150 < 150 < 150 NOx [mg/nm3] < 125 < 125 < 125 < 125 Generatore Sincrono / Asincrono asincrono asincrono asincrono asincrono Raffreddamento dell acqua dell acqua dell acqua dell acqua Potenza [kw] 9,0 9,0 22,0 22,0 Frequenza [Hz] 50 Hz 50 Hz 50 Hz 50 Hz Tipo carburante ZP/UNP ZP/UNP ZP/UNP ZP/UNP DIMENsioni LxPxH [m] installazione interna 1,2x0,8x1,14 1,2x0,8x1,14 1,49x0,8x1,23 1,49x0,8x1,23 Peso [kg] 600,0 600,0 800,0 800,0 Colore RAL 5015 RAL 5015 RAL 5015 RAL 5015 RAL7016 RAL7016 RAL7016 RAL7016 Consumo di gas naturale con Hu_34 MJ/Nm 3 in condizioni standard: 0 C; 101,325 kpa. I dati tecnici essenziali sono validi in condizioni standard in conformità con le specifiche tecniche. La potenza minima continuativa consigliata è pari al 50 % della potenza nominale. I dati tecnici indicati si basano sulle condizioni standard secondo la norma DIN ISO Alla velocità nominale e in condizioni standard ICFN secondo le norme DIN-ISO 3046 e DIN 6271; (1) Con fattore di potenza = 1,0 secondo la norma VDE 0530 REM / IEC 34,1 con tolleranza relativa; (2) Conforme alle norme DIN-ISO 3046 e DIN 6271, ovvero con differenza consentita di +/- 5 %. La tolleranza per il consumo di potenza termica è di +/- 7 %, L efficienza dell impianto è calcolata sul funzionamento di un unità nuova (subito dopo la messa in funzione). Gli effetti dell usura dovuta al normale funzionamento possono essere attenuati con interventi di manutenzione regolari.i dati tecnici si basano sul valore calorifico del combustibile 10 kwh/nm 3 per il gas naturale. 6 Indop

7 MICRO-COGENERATORE PLUG AND PLAY SISTEMA DI CONTROLLO DI FACILE UTILIZZO BASSO LIVELLO DI RUMOROSITÀ 7 Indop Innovativi sistemi ecologici di produzione di energia

8 Interfaccia Le unità di micro-cogenerazione hanno un interfaccia integrata dove tutte le attività di macchina sono monitorate direttamente. Tramite questa interfaccia é possibile regolare i parametri tecnici, e l utilizzatore può controllare la storia di servizio del micro-cogeneratore ed eventuali malfunzionamenti. Esempio: Grafico delle temperature Esempio: Salvaschermo Esempio: Visualizzazione degli allarmi 8 Indop

9 Sistema di controllo Abbiamo sviluppato un sistema di controllo centrale proprio, che è di fondamentale importanza per il corretto funzionamento dell unità (SCADA, HMI). Il sistema ha lo scopo di raccogliere i dati principali sul funzionamento dell impianto e segnalare immediatamente eventuali errori e difetti rilevati nell esercizio dell unità di cogenerazione. In questo modo sia il committente sia le altre persone autorizzate possono ottenere automaticamente le informazioni necessarie sul funzionamento delle proprie unità (es. energia elettrica e termica prodotta, rendimento raggiunto, consumo di combustibile, errori durante il funzionamento ecc.). Sistema di controllo proprio per il corretto funzionamento dell impianto Unità di CHP Trasferimento dei dati all unità di controllo centralizzata Visualizzazione dei dati relativi al funzionamento delle unità, agli errori e ai difetti durante l esercizio, supporto per la correzione degli errori, intervalli tra gli interventi di manutenzione Analisi del funzionamento Sistema di avviso automatico Sistema di rapporto automatico 9 Indop

10 Servizi di engineering Ai nostri clienti offriamo servizi di implementation engineering, che comprendono: la redazione dell intera documentazione del progetto, la valutazione di fattibilità, lo studio di fattibilità, la preparazione della documentazione relativa all investimento, la consulenza tecnica, il montaggio dei macchinari e degli impianti. Manutenzione Oltre alle unità di cogenerazione ad alta efficienza energetica, vi offriamo anche il relativo servizio di manutenzione per tutto il loro ciclo di vita. A questo scopo vi offriamo la stipula di un contratto di manutenzione per un periodo massimo di 10 anni. Manutenzione per tutto il ciclo di vita A rivestire un ruolo di fondamentale importanza per il funzionamento corretto e impeccabile dell unità di cogenerazione è il sistema proprio di controllo delle unità, volto alla segnalazione immediata di eventuali errori o difetti nel funzionamento dell impianto. Oltre alla manutenzione offriamo anche pezzi di ricambio originali. I nostri addetti sono professionisti altamente qualificati e garantiscono un intervento rapido ed efficace 24 ore al giorno, tutti i giorni dell anno. Perché scegliere la nostra azienda siamo l unica azienda in Slovenia con produzione propria di unità di cogenerazione, sviluppiamo in proprio le unità di cogenerazione e disponiamo di un nostro sistema di controllo a distanza delle unità di cogenerazione, commercializziamo i nostri prodotti, offriamo servizi di implementation engineering, mettiamo a disposizione il nostro servizio di manutenzione. Vi offriamo lo sviluppo e la produzione di unità di cogenerazione personalizzate in base ai vostri desideri ed esigenze. Siamo convinti che insieme ai nostri esperti troverete la soluzione che fa per voi. 10 Indop

11 Referenze Siamo l unica azienda in Slovenia con una produzione propria di unità di microcogenerazione 11 Indop

12 Indop, d.o.o. Primorska cesta 6a, SI-3325 Šoštanj, Slovenia T +386 (0) F +386 (0) E indop@gorenje.com W