verticale

Smart grid: garanzia qualità e continuità dell'energia elettrica negli impianti industriali

tramite la tecnologia rotante flywheels applicata alla 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.

Scarica il PDF Scarica il PDF
Aggiungi ai preferiti Aggiungi ai preferiti


Atti di convegni o presentazioni contenenti case history
mcTER Cogenerazione - Milano giugno 2019 workshop

Pubblicato
da Atti di convegno Atti di convegno
mcTER Cogenerazione - Milano 2019Segui aziendaSegui




Settori: 

Parole chiave: 


Estratto del testo
Gli atti dei convegni e più di 10.000 contenuti su www.verticale.net Pompe di Calore Termotecnica Industriale Pompe di Calore SMART GRID
Garanzia della qualità e della continuità dell''energia
elettrica negli impianti industriali tramite la tecnologia
rotante con flywheels applicata alla cogenerazione Ing. Lanfranco Pedrotti
Amministratore Delegato
Piller Italia srl
27/06/2019 mcTER Milano Per iniziare ... La cogenerazione consente alle industrie energivore di risparmiare. La cogenerazione consente di essere indipendenti dalla rete perchè genero l''energia localmente. Per iniziare ... Mi posso dimenticare della rete ' Il mio carico è protetto dalla cogenerazione' La cogenerazione è in grado di lavorare in isola ' Per iniziare ... Mi posso dimenticare della rete ' Il mio carico è protetto dalla cogenerazione' La cogenerazione è in grado di lavorare in isola ' ESISTE UNA SOLUZIONE ' SI Dotarsi di un sistema di continutà rotante Piller con flywheels che garantisce sia la protezione della cogenerazione e del carico sia il funzionamento della rete in isola Per iniziare ... Agenda ' Chi siamo ' Perchè preoccuparsi della Power Quality ' Cosa è un UPS rotante con flywheel ' La tecnologia rotante applicata alla cogenerazione ' Dimensionamento UPS rotante per stabilizzare la rete in isola ' 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)  Leader di mercato accumulatori cinetici PRODOTTI  Gruppi rotanti di continuità fino a 2500 kVA ogni singola unità  Gruppi statici di continuità a batteria e a volano  Commutatori statici  Regolatori di tensione per le linee di distribuzione (RTL)  Sistemi di alimentazione aeroportuali 50/400 Hz  Convertitori di frequenza 50/60 Hz  Sistemi di alimentazione per applicazioni militari Chi siamo SERVIZI  Studi di fattibilità  Supporto tecnico  Posa in opera  Commissioning/training operatore  Prove di funzionamento  Manutenzione e riparazione  Diagnosi e ricerca guasti  Diagnostica e supporti remoti  Noleggio UPS rotanti e banchi di carico Chi siamo Perché preoccuparsi della Power Quality' Passato Presente Futuro Generazione concentrata Fonti tradizionali programmabili Utenza passiva Generazione semi-distribuita Fonti rinnovabili non programmabili Utenza semi-passiva Generazione distribuita Fonti rinnovabili non program. Utenza attiva Accumuli, Emobility, Microreti Da un sistema semplice ''''''''''''''''''''''. ad uno complesso o Smart! Norme e delibere Forma d''onda (Norma CEI EN 50160) Continuità del servizio (Delibera ARERA 646/15) Qualità Tensione ualità Tecnica Qualità Tecnica CAUSE anomalie Dipendenti dal distributore Dipendenti dal cliente Indipendenti EFFETTI anomalie Danno apparecchiature Costi di ripristino Prodotto/servizio non conforme Mancata produzione/ penali ritardata consegna Utilizzazione Generazione: Rinnovabile Industry 4.0 POWER QUALITY Generazione Vs Utilizzazione Perché preoccuparsi della Power Quality' Dal ''avvio del mercato elettrico, nel 2004, il mix del parco di generazione è radicalmente cambiato. La potenza degli impianti eolici e solare è aumentata di 26 volte, mentre la produzione di energia prodotta dal e rinnovabili è cresciuta fino al 35% del totale. Questo ha ridotto sensibilmente la Potenza di Cto Cto del a Rete, da una parte causata dal a generazione tramite inverter con il fotovoltaico/eolico e lo spegnimento di molte centrali tradizionali, dal ''altra a causa del a riduzione del carico di tipo industriale, ossia di una riserva rotante garantita dai motori elettrici instal ati nei processi industriali. Fonte: Terna Fonte: Terna GSE Buchi di tensione L''origine dei buchi di tensione è dovuta ai seguenti fenomeni:
' In Alta Tensione (AT) le cause sono associate al a meteorologia (fulmini, vento, ghiaccio), al ''esercizio, ad errori umani e altre cause (incendi, piante, etc.). ' In Media Tensione (MT) dai buchi provenienti dal ''AT e da fenomeni associati al e sovracorrenti, come i corto circuiti, le correnti di inserzione di trasformatori o condensatori, le correnti di spunto dei motori e ai carichi non lineari. ' Statisticamente il numero dei buchi prodotti in AT è circa il 30%, mentre quel i prodotti in MT è circa il 70%. ' In aggiunta a quanto sopra la rete di trasmissione e di distribuzione in Italia in questi ultimi anni 10 ha ridotto sensibilmente la propria Potenza di Cto Cto, da una parte causata dal a generazione tramite inverter con il fotovoltaico/eolico e lo spegnimento di molte centrali tradizionali, dal ''altra a causa del a riduzione del carico di tipo industriale, ossia di una riserva rotante garantita dai motori elettrici instal ati nei processi industriali. Cosa è 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 Rete Carico Cosa è 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 è 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 Pil er 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
(circa 14 In) garantendo la selettività del e protezioni  Soppressione del e armoniche fino al 99%  Ventola integrata per raffreddare l''intero sistema  Al oggiamento dei due cuscinetti ad elevata affidabilità UNIBLOCK: moto-generatore sincrono Rete Carico UNIBLOCK VL VM Ingresso:
Livel o 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:
Livel o di tensione:
- precisione: +/- 1% permanente
- fattore di cresta: il imitato 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 PB da 16 e 21 MJ VANTAGGI  Energia accumulata pari a 16MJ o 21 MJ, paral elabili  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 velocità di ricarica  Basse perdite tramite atmosfera di elio  Smal footprint ' elevata densità di potenza POWERBRIDGE: accumulatore cinetico POWERBRIDGE: accumulatore cinetico STATORE RAME ACCAIO ROTORE PB da 60 MJ POWERBRIDGE: accumulatore cinetico Curve autonomia Vs carico UNIBLOCK' UBT+ con POWERBRIDGE' Powerbridge Uniblock Convertitore di frequenza Interruttori rete uscita e bypass Pannel o comandi PB 16/21 MJ UNIBLOCK' UBT+ con POWERBRIDGE' Powerbridge Uniblock Convertitore di frequenza Pannel o di control o PB 60 MJ UNIBLOCK' UBT+ con POWERBRIDGE' UNIBLOCK' UBT+ con POWERBRIDGE' 12 m 6 m UBT560PB16 UBT1000PB21 UNIBLOCK' UBT+ con POWERBRIDGE' UNIBLOCK' UBT+ con POWERBRIDGE' UNIBLOCK' UBT+ con POWERBRIDGE' UNIBLOCK' UBT+ con POWERBRIDGE' Power house' ...plug and play! UNIBLOCK' UBT+ con POWERBRIDGE' Protezione e stabilizzazione delle reti in isola Rete Eolico Carico Cogenerazione/Gruppi elettrogeni UNIBLOCK UBT+ TM Solare PROBLEMA
Negli impianti di cogenerazione, a causa del a lenta dinamica dei motori a gas, si possono
verificare del e instabilità di frequenza e tensione, che portano al blocco del ''impianto,
durante le seguenti condizioni:
A) Perdita del a rete: in caso di cessione di energia in rete B) Perdita del a 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 Pil er UNIBLOCK UBT con accumulatore cinetico
POWERBRIDGE è in grado di compensare variazioni di potenza positive o negative (ad
es. esportazioni o importazioni di energia dal a 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 Dimensionamento del sistema PCD DATI PRINCIPALI
 Potenza del carico (kW)  Potenza della cogenerazione (kW)  Max gradino di potenza trasmessa in rete/ricevuta dal a rete (Pgap)  Max gradino di potenza del carico in funzionamento in isola (Pgap)  Gradiente minimo di salita/discesa del a cogenerazione (kW/s) Pcog Pc Pgap t (s) Energia accumulata
dal PCD kW Gradiente Coge kW/s Dimensionamento del sistema PCD Dall''esperienza:
gradiente kW/s =
0,6% ÷ 1,2 % x Pn COGE COGENERATORE: gradiente (kW/s) Pgap (kW) Uniblock MJ = Pgap(kW)2 (2 x kW/s cog x 1000) Powerbridge Dimensionamento del sistema PCD POLMONE ELETTRICO PCD Dimensionamento del sistema PCD 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 Dimensionamento del sistema INTERFACCIA TRA POLMONE ELETTRICO UBT PCD E COGENERAZIONE Durante il funzionamento in isola, la regolazione di frequenza è effettuata dal UBT PCD
e invia un segnale 4..20 mA, proporzionale al a potenza immessa in rete dal ''UBT, al PLC di
impianto, che ha il compito di azzerare tale potenza, pilotando la cogenerazione per far
raggiungere l''equilibrio tra potenza generata e quel a consumata. UBT PCD PLC IMPIANTO Cogenerazione CARICO Case study LFOUNDRY SINCROTRONE GAI VALAGRO SILICONATURE 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 Rol s Royce (4x2MW) e
assorbitori ad ammoniaca '' Problema: trasferimento dei disturbi dal a rete ai carichi critici;
instabilità 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 (AQ),
è 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 4x2MW Rol s Royce a gas naturale;  Possibilità 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 del a 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 dal a rete ai carichi critici;
instabilità 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 è un centro
di ricerca internazionale specializzato
nel o studio del a luce.
La sua missione è di promuovere la
crescita culturale, sociale ed economica tramite la ricerca di base e
applicata, il trasferimento tecnologico e
del a 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 è di 1000 kW  Utilizzazione di 3 cogeneratori da 580 kW (MWM) a gas naturale  Il caldo/freddo prodotto è 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 dal a rete ai carichi critici;
instabilità 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 nel a produzione di
macchine imbottigliatrici.
Esporta in tutto il mondo e ha
sede a Ceresola d''Alba (CN).
Il processo produttivo è fortemente automatizzato.
Il 93% del ''energia viene autoprodotta, di cui il 50% con il
fotovoltaico e il 43% con cogenerazione Case study Carico: 1200 kW UPS Pil er: 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 Durante il funzionamento in isola, la regolazione di frequenza è effettuata dal UBT PCD e il
PLC ALBASYSTEM ha il compito di far raggiungere l''equilibrio tra potenza generata e
quella consumata. UBT+1500 2xPB21 PLC ALBASYSTEM Case study Viessmann Cummins Fotovoltaico CARICO GAI MJ Pg Pc 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 dal a rete ai carichi critici;
instabilità di frequenza e tensione del e 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 (CH) è leader
nel a produzione e commercializzazione di
biostimolanti e specialità 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 è di offrire soluzioni
innovative ed efficaci per la nutrizione e la
cura delle piante, nel rispetto del e
persone e del ''ambiente. Case study Carico: 800 kW UPS Pil er: 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) SILICONATURE: 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 dal a rete ai carichi critici;
instabilità 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 Siliconature SpA, con la sede a Codega
di Sant''Urbano (TV) è un gruppo
internazionale produttore di film
siliconati e/o trattati per applicazioni
speciali Produce globalmente ogni anno più di
600 milioni di metri quadrati esportando
i suoi prodotti in più di 50 paesi Case study  La potenza del carico è di circa 2200 MW  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 è protetto dalla cogenerazione' La cogenerazione è in grado di lavorare in isola ' Conclusioni I vantaggi del ''utilizzo degli UPS rotanti Piller sono:  continuità elettrica del a cogenerazione e del carico;  garanzia funzionamento in isola del a coge tramite i flywheels  compatibile con qualsiasi tipo di generazione  assenza delle batterie  elevata corrente di corto circuito per garantire la selettività  minimi costi di manutenzione Conclusioni Grazie per la Vostra attenzione Pil er Italia Srl V.le Col eoni 25 -20864 Agrate Brianza (MB) Tel. 039 6892735; Fax. 039 6899594 www.pil er.com - italia@pil er.com


© Eiom - All rights Reserved     P.IVA 00850640186