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Garanzia della continuità e del funzionamento in isola della cogenerazione

La qualità energetica è vitale nei processi produttivi. Migliorare la qualità elettrica è necessario dove una perturbazione della rete elettrica causi danni a macchinari/robot/automazione (sostituzioni/ricambi), costi di ripristino (ore uomo/strumenti/materiali), prodotto non conforme (rilavorazione/scarti) e mancata produzione (minor profitto/danni di immagine). La tecnologia rotante con flywheel può proteggere i carichi sensibili dalle anomalie di rete e operare in isola con la cogenerazione.

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Atti di convegni o presentazioni contenenti case history
mcTER Cogenerazione - Verona ottobre 2018 workshop

Pubblicato
da Benedetta Rampini
mcTER Cogenerazione - Verona 2018Segui aziendaSegui




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Estratto del testo
Veronafiere 17 ottobre 2018 Gli atti dei convegni e pi di 9.500 contenuti su www.verticale.net Garanzia della continuit e del funzionamento in isola della
cogenerazione
Marcello Arienti
Sales Manager
Piller Italia srl mcTER Verona 2018 Per iniziare ... La cogenerazione consente alle industrie energivore di risparmiare. La cogenerazione consente di essere indipendenti dalla rete perch genero l'energia localmente. Per iniziare ... Mi posso dimenticare della rete ' Il mio carico protetto dalla cogenerazione' La cogenerazione in grado di lavorare in isola ' Per iniziare ... Mi posso dimenticare della rete ' Il mio carico protetto dalla cogenerazione' La cogenerazione in grado di lavorare in isola ' SOLUZIONE Dotarsi di un sistema di continut rotante con flywheels che garantisca sia la protezione della cogenerazione e del carico sia il funzionamento della rete in isola Per iniziare ... Agenda ' Chi siamo ' Cosa un UPS rotante con flywheel ' La tecnologia rotante applicata alla cogenerazione ' Case study ' Conclusioni Chi siamo ' Azienda tedesca fondata nel 1909 ' Due stabilimenti: Osterode / Bilshausen Germania ' >1000 dipendenti nel mondo ' Supporto al cliente tramite filiali per ingegneria, vendita e service ' Unica azienda al mondo che progetta/produce UPS rotanti, statici e accumulatori di energia cinetica (flywheel) ' Nel 2016 Piller ha acquisito Active Power Inc ' Leader di mercato accumulatori cinetici 7 Cosa un UPS Modulo UPS Accumulo energia Statico: inverter alimenta il carico Rotante: macchina sincrona al carico Batteria stazionaria: energia chimica Volano: energia meccanica Filtra le anomalie e regola la tensione Supera le interruzioni e regola la frequenza 8 Rete Carico Cosa un UPS rotante con flywheel COMPONENTI PRINCIPALI :
' Moto-generatore UNIBLOCK regola la tensione (V = Q ' kVAr ) ' La reattanza disaccoppia la rete dal carico (filtro) ' Flywheel POWERBRIDGE ad asse verticale regola la frequenza (f = P - kW) Flywheel POWERBRIDGE' Moto-generatore UNIBLOCK' Reattanza Q P UNIBLOCK: moto-generatore sincrono Cuore del Sistema Cosa UNIBLOCK: Macchina sincrona trifase
con doppio avvolgimento
statorico UNIBLOCK: moto-generatore sincrono Generatore Motore Tecnologia standard fino agli anni '80 Unica macchina elettrica estremamente affidabile comprendente motore e generatore Raddrizzatore rotante Avvolgimento 'generatore' Avvolgimento 'motore' Motore di lancio Eccitatrice Ventola Macchina compatta mono-motore progettata da Anton Piller nel 1981 Cuscinetto di guida UNIBLOCK: moto-generatore sincrono Ventola Pony Motor Eccitazione Brushless Avvolgimenti motore e
generatore in un unico
statore Rotore comune con avvolgimento smorzatore Disposizione verticale
per un minore carico
sui cuscinetti Cuscinetto portante VANTAGGI ' Elevata efficienza tramite un singolo rotore per M/G ' Bassa X'd per fornire una elevata corrente di corto circuito garantendo la selettivit delle protezioni ' Soppressione delle armoniche fino al 99% ' Ventola integrata per raffreddare l'intero sistema ' Alloggiamento dei due cuscinetti ad elevata affidabilit UNIBLOCK: moto-generatore sincrono Rete Carico UNIBLOCK VL VM Ingresso:
Livello di tensione:
+/- 10% permanente
- 20% per 10 minuti
- 50% fino a -100% per 200 ms Riduzione armoniche da rete: 99% Corrente di corto verso rete: 2 x In 50% 1% G M 7% L1 L2 Lg Lg = M = L1*L2 M CHOKE Uscita:
Livello di tensione:
- precisione: +/- 1% permanente - fattore di cresta: illimitato Riduzione armoniche da carico: 99%
Corrente di corto verso carico:
- 14 x In
- 3 x In fino a 5 s REATTANZA: magic-choke POWERBRIDGE: accumulatore cinetico Cuscinetto superiore Magnete di trazione Eccitazione brushless Macchina sincrona principale Volano Cuscinetto inferiore VANTAGGI ' Energia accumulata pari a 16MJ o 21 MJ, parallelabili ' Autonomia sufficiente per l'avvio di genset con tempi dipendenti dal carico ' Tentativi multipli di avvio del genset ' Flusso di potenza bi-direzionale ' azione stabilizzante ' Elevata velocit di ricarica ' Basse perdite tramite atmosfera di elio ' Small footprint ' elevata densit di potenza POWERBRIDGE: accumulatore cinetico POWERBRIDGE: accumulatore cinetico Curve autonomia Vs carico UNIBLOCK' UBT+ con POWERBRIDGE' Powerbridge Uniblock Convertitore di frequenza Interruttori rete uscita e bypass Pannello comandi Protezione e stabilizzazione delle reti in isola Rete Eolico Carico Cogenerazione/Gruppi elettrogeni UNIBLOCK UBT+ TM Solare PROBLEMA
Negli impianti di cogenerazione, a causa della lenta dinamica dei motori a gas, si possono
verificare delle instabilit di frequenza e tensione, che portano al blocco dell'impianto, durante le seguenti condizioni:
A) Perdita della rete: in caso di cessione di energia in rete B) Perdita della rete: in caso di assorbimento di energia dalla rete C) Funzionamento in isola: in caso di elevate variazioni di carico SOLUZIONE
Il sistema Piller UBT PCD (Power Conditioning Device), oltre a proteggere l'impianto, ha la funzione di stabilizzare la frequenza negli impianti di cogenerazione durante il
funzionamento in isola. Il gruppo rotante Piller UNIBLOCK UBT con accumulatore cinetico
POWERBRIDGE in grado di compensare variazioni di potenza positive o negative (ad
es. esportazioni o importazioni di energia dalla rete o gradini di carico), svolgendo la
funzione di polmone elettrico Protezione e stabilizzazione delle reti in isola CASO A) PERDITA DELLA RETE CON CESSIONE DI ENERGIA VERSO RETE Protezione e stabilizzazione delle reti in isola Carico Coge (Pcog) (Pc) V, f fissati dalla rete COG regola P e Q (cosfi) V f Pcog = Pc + Ptr Protezione e stabilizzazione delle reti in isola Carico (Ptr) Rete Carico Coge (Pcog) Pcog = Pc + Ptr Protezione e stabilizzazione delle reti in isola Carico V f (') (Pc) (Ptr) Rete V f Pcog Pc Ptr t (s) V f Rete Isola P (kW) Protezione e stabilizzazione delle reti in isola Carico Coge (Pcog) Pcog = Pc + Ptr Protezione e stabilizzazione delle reti in isola Carico UNIBLOCK UBT+ V , f = OK (Pc) (Ptr) Rete Polmone
Elettrico
(PCD)
V f Pcog Pc Ptr transitorio Energia accumulata dal PCD V f Rete Isola P (kW) t (s) Protezione e stabilizzazione delle reti in isola CASO B) PERDITA DELLA RETE CON ASSORBIMENTO DI ENERGIA DALLA RETE Protezione e stabilizzazione delle reti in isola Carico Coge (Pcog) V, f fissati dalla rete COG regola P e Q (cosfi) Pcog = Pc + Ptr Protezione e stabilizzazione delle reti in isola Carico (Pc) (Ptr) Rete V f Carico Coge (Pcog) Protezione e stabilizzazione delle reti in isola Carico (Pc) (Ptr = 0) Pc > Pcog V f (') Rete V f Pcog Pc2 Ptr t (s) V f Rete Isola Stacco carichi Pc1 transitorio P (kW) Protezione e stabilizzazione delle reti in isola Carico Rete Coge (Pcog) Protezione e stabilizzazione delle reti in isola Carico UNIBLOCK UBT+ Polmone
Elettrico
(PCD)
V , f = OK (Pc) (Ptr) Pc = Pcoge + Ptr V f Pcog Pc Ptr t (s) V f Rete Isola Stacco carichi Pc Energia ceduta dal PCD transitorio P (kW) Protezione e stabilizzazione delle reti in isola CASO C) FUNZIONAMENTO IN ISOLA CON ELEVATE VARIAZIONI DEL CARICO Protezione e stabilizzazione delle reti in isola Carico Coge (Pcog) Protezione e stabilizzazione delle reti in isola Carico UNIBLOCK UBT+ V , f = OK (Pc) (Ptr) Pc = Pcoge +/- Ptr Polmone
Elettrico
(PCD)
V f Pcog Pc3 t (s) V f Isola Pc2 Pc1 Energia in/out dal PCD Pcog P (kW) Protezione e stabilizzazione delle reti in isola PERFORMANCE UBT PCD + COGENERATORE Variazione di frequenza in isola: +/- 1 Hz Variazione di tensione in isola: +/- 1% +/- 10% Vn Rete Carico Cogenerazione UNIBLOCK UBT+ TM Protezione e stabilizzazione delle reti in isola Case study LFOUNDRY SINCROTRONE GAI VALAGRO PRODUTTORE DI FILM PLASTICI Case study 1) LFOUNDRY: industria produzione di semiconduttori ' Processo: produzione microprocessori ' Generazione: trigenerazione a gas naturale in MT (20kV) con motori Wartsila (2x7,8MW) e Rolls Royce (6x2MW) e
assorbitori ad ammoniaca ' Problema: trasferimento dei disturbi dalla rete ai carichi critici;
instabilit di frequenza e tensione dei motori a gas
durante il transitorio rete-isola e l'esercizio in isola ' Soluzione : 3 x UBT+2250kW con PowerBridge da 21MJ Case study Lfoundry, con sede ad Avezzano,
un'azienda che produce prodotti di
microelettronica al silicio e fa parte
del gruppo SMIC un importante
produttore globale di semiconduttori
con sede a Shanghai, in Cina. L'impianto produce circa 40.000 wafer al mese. Case study ' Potenza richiesta dal carico 15 MW @ 20kV ' Cogenerazione con 2x7,8 MW Wartsila e 6x2MW Rolls Royce a gas naturale; ' Possibilit di scambio con la rete fino a 6,75 MW in entrambi le direzioni Case study Case study 2) SINCROTRONE: centro di ricerca internazionale ' Processo: studio della luce ' Generazione: trigenerazione a gas naturale in BT con 3 motori MWM da 580 kW e assorbitore al bromuro di litio ' Problema: trasferimento dei disturbi dalla rete ai carichi critici;
instabilit di frequenza e tensione dei motori a gas
durante il transitorio rete-isola e l'esercizio in isola ' Soluzione : 1 x UBT+1000kW con PowerBridge da 16MJ Case study Elettra Sincrotrone Trieste un centro
di ricerca internazionale specializzato
nello studio della luce. La sua missione di promuovere la
crescita culturale, sociale ed economica tramite la ricerca di base e
applicata, il trasferimento tecnologico e
della conoscenza, l'alta formazione tecnica, scientifica e gestionale, la
creazione e il coordinamento di reti
scientifiche nazionali e internazionali. Case study ' La potenza del carico di 1000 kW ' Utilizzazione di 3 cogeneratori da 580 kW (MWM) a gas naturale ' Il caldo/freddo prodotto utilizzato dai laboratori ' Energia in eccesso va in rete Rete Carico critico 1000 kW Motori a gas
3x580 kW
400 V 1 MW UBT+1000 PB16 Case study Prove in campo
Evento: mancanza rete 3xCOG (75%): 1305kW Carico: 600kW Export: 705kW Impianto Hz PB Hz Case study Case study 3) GAI: industria produzione macchine imbottigliatrici ' Processo: industria manufatturiera 4.0 ' Generazione: cogenerazione a gas naturale in BT con 3 sistemi Viessmann (2x538 e 1x236kW) e impianto fotovoltaico ' Problema: trasferimento dei disturbi dalla rete ai carichi critici;
instabilit di frequenza e tensione dei motori a gas
durante il transitorio rete-isola e l'esercizio in isola ' Soluzione : 1 x UBT+1500kW con PowerBridge da 2x21MJ Case study La GAI nasce nel 1946.
E' leader nella produzione di
macchine imbottigliatrici. Esporta in tutto il mondo e ha
sede a Ceresola d'Alba (CN) Il 93% dell'energia viene autoprodotta, di cui il 50% con il
fotovoltaico e il 43% con cogenerazione Case study Carico: 1200 kW UPS Piller: 1500 kW con 2xPB21MJ Motore a gas Viessmann : 2 x 538 kW Motore a gas Viessmann: 1 x 236 kW Impianto FV: 2000 kW Genset Cummins: 1500 kW Impianto elettrico Case study Carico critico 1200 kW Motori a gas 2x530kW + 238 kW UBT+1500 2xPB21 Pannelli solari 2340 kW St-by
Genset
1500 kW
Rete 400 V Powerbridge Uniblock Convertitore di frequenza CARATTERISTICHE MACCHINA GAI ' 1.670kVA/1500kW
' POWERBRIDGE: 2 X 21MJ = 42MJ Case study Case study Case study Case study 4) VALAGRO: produzione fertilizzanti e biostimolanti ' Processo: produzione chelati ' Generazione: cogenerazione a gas naturale in BT con microturbine Capstone (2x190kW) e impianto fotovoltaico ' Problema: trasferimento dei disturbi dalla rete ai carichi critici;
instabilit di frequenza e tensione delle turbine
durante il transitorio rete-isola e l'esercizio in isola ' Soluzione : 1 x UBT+1000kW con PowerBridge da 21MJ Case study Valagro con sede ad Atessa leader
nella produzione e commercializzazione
di biostimolanti e specialit nutrizionali. Oltre al sito produttivo di Atessa, in
provincia di Chieti, Valagro conta altri 2
stabilimenti in Norvegia, 2 in India e uno
in Brasile. La sua missione di offrire soluzioni
innovative ed efficaci per la nutrizione e
la cura delle piante, nel rispetto delle
persone e dell'ambiente. Case study Carico: 800 kW UPS Piller: 1000 kW con 1xPB21MJ Microturbine capstone : 2 x 190 kW Impianto FV: 420 kW Genset Ausonia in st-by: 640 kW Impianto elettrico Case study Carico critico 800 kW Microturbine a gas 2x190 kW UBT+1000 PB21 Pannelli solari
420 kW
St-by
Genset
640 kW
Rete 400 V Case study Case study 5) CLIENTE: produzione film plastici siliconati ' Processo: produzione film plastici ' Generazione: trigenerazione a gas naturale in MT (20kV) con motore Jenbacher (2745kW) e assorbitore al bromuro di litio ' Problema: trasferimento dei disturbi dalla rete ai carichi critici;
instabilit di frequenza e tensione del motore a gas
durante il transitorio rete-isola e l'esercizio in isola ' Soluzione : 1 x UBT+2250kW con PowerBridge da 21MJ Case study Il nostro cliente, con sede in Veneto
un gruppo internazionale produttore di
film siliconati e/o trattati per applicazioni
speciali Produce globalmente ogni anno pi di
600 milioni di metri quadrati esportando
i suoi prodotti in pi di 50 paesi Case study ' La potenza del carico di circa 2200 kW ' Utilizzazione di un cogeneratore da 2745kW Jenbacher a gas naturale ' Energia termica ceduta ad un assorbitore per mantenere costante la temperatura lungo la linea di produzione Rete Carico critico 2200 kW Motore a gas 2.745 kW 20 kV UBT+2250 PB21 Case study Mi posso dimenticare della rete ' Il mio carico protetto dalla cogenerazione' La cogenerazione in grado di lavorare in isola ' Conclusioni Mi posso dimenticare della rete ' Il mio carico protetto dalla cogenerazione' La cogenerazione in grado di lavorare in isola ' Conclusioni I vantaggi dell'utilizzo degli UPS rotanti Piller sono: ' continuit elettrica della cogenerazione e del carico; ' garanzia funzionamento in isola della coge tramite i flywheels ' compatibile con qualsiasi tipo di generazione ' assenza delle batterie ' elevata corrente di corto circuito per garantire la selettivit ' minimi costi di manutenzione Conclusioni Grazie per la Vostra attenzione e per saperne di pi Desk 220 Area mcTER Workshop in Aula A ore 14.35 Piller Italia Srl V.le Colleoni 25 -20864 Agrate Brianza (MB) Tel. 039 6892735; Fax. 039 6899594 www.piller.com - italia@piller.com


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