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ST&P: una innovativa soluzione cogenerativa per energia elettrica e vapore ad alta efficienza

Turboden è una società del Gruppo Mitsubishi Heavy Industries dal 2013, è leader nella progettazione, produzione e manutenzione di turbogeneratori Organic Rankine Cycle (ORC) e fornitore di soluzioni "Steam & Power" cogenerative ad alta temperatura per soddisfare le esigenze energetiche dell'industria manifatturiera, con un'efficienza complessiva maggiore del 90%.
CBS è parte del Gruppo Cannon, azienda italiana operante in tutto il mondo con più di 18 sussidiarie e una vasta rete di assistenza per supportare i clienti localmente. Il Gruppo Cannon fornisce soluzioni tecnologiche nei seguenti settori industriali:
Energia e trattamento acque, Plastica e compositi e Automazione

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mcTER Roma maggio 2019 Il ruolo della cogenerazione per la competitività e l'efficienza delle imprese - Sessione 1

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Gli atti dei convegni e più di 10.000 contenuti su www.verticale.net Pompe di Calore Termotecnica Industriale Pompe di Calore Roma, 9 maggio 2019 STEAM & POWER INNOVATIVA SOLUZIONE COGENERATIVA PER ENERGIA ELETTRICA E VAPORE AD ALTA EFFICIENZA Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed TURBODEN Steam & Power 2 Turboden, società del Gruppo Mitsubishi Heavy Industries dal 2013, è leader nella progettazione, produzione e manutenzione di turbogeneratori Organic Rankine Cycle (ORC) e fornitore di soluzioni ''Steam & Power ' cogenerative ad alta temperatura per soddisfare le esigenze energetiche del ''industria manifatturiera, con un''efficienza complessiva maggiore del 90%. Con oltre 35 anni di esperienza, Turboden detiene il know-how del a tecnologia ORC. § Presenza globale: oltre 370 impianti in 42 paesi § Garanzia di funzionamento: oltre 15 milioni di ore cumulative di funzionamento con disponibilità media che supera il 98% Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed CANNON BONO SISTEMI Steam & Power 3 CBS è parte del Gruppo Cannon, azienda italiana operante in tutto il mondo con più di 18 sussidiarie e una vasta rete di assistenza per supportare i clienti localmente. Il Gruppo Cannon fornisce soluzioni tecnologiche nei seguenti settori industriali: § Energia e trattamento acque § Plastica e compositi § Automazione Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed Steam & Power 4 STEAM & POWER LA SOLUZIONE STEAM & POWER Steam & Power ORC (ST&P®) è una soluzione cogenerativa (CHP)
innovativa, nata dalla partnership tecnologica tra Turboden e Cannon
Bono Sistemi . ST&P ORC consente la generazione di elettricità e vapore di media
pressione (4 '' 30 bar) per utilizzo industriale, con un''elevata efficienza complessiva > 90% . NEW high-te mpera ture high-ef ficienc y CHP p lant Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed I VANTAGGI DELLA COGENERAZIONE CON STEAM & POWER Steam & Power 5 I sistemi di generazione combinata di calore ed energia elettrica sono universalmente riconosciuti come un modo redditizio, efficiente e
sostenibile di generare energia per le industrie manifatturiere. Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed ST&P ORC è stato studiato appositamente per soddisfare le esigenze dei settori industriali che necessitano di elettricità, ma
soprattutto, di rilevanti quantità di vapore saturo di media pressione per i loro processi produttivi. Steam & Power 6 STEAM & POWER: A CHI E'' DEDICATO AGROFOOD & BEVERAGE CHEMICAL & PHARMACEUTICAL PAPER & WOOD INDUSTRY TEXTILE PLASTIC & RUBBER OIL & GAS Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed STEAM & POWER: ORGANIC RANKINE CYCLE Il Ciclo Rankine Organico si basa sull''utilizzo di un fluido di lavoro organico,
con alta massa molecolare, che comporta una lenta rotazione del a turbina,
con conseguente minore pressione ed erosione del e pale e di altre parti
metalliche. Il turbogeneratore trasforma l''energia termica del fluido in energia meccanica e, successivamente, in energia elettrica tramite un generatore
elettrico. Steam & Power 7 Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed Steam & Power 8 STEAM & POWER: COME FUNZIONA PRIMO CIRCUITO
FONTE DI CALORE
Il combustibile (gas naturale, syngas, diesel, nafta,
pel et, reflui di processo e altro ) è alimentato nel a camera di combustione del a caldaia, dove viene miscelato ad aria preriscaldata e bruciato.
FLUIDO TERMOVETTORE
Il calore del a combustione viene trasferito al circuito
del ''olio. Il fluido utilizzato è di natura siliconica, in grado di operare a 420°C. La potenza termica è trasferita indirettamente al circuito ORC, tramite scambiatore di calore, ovvero l''evaporatore del fluido organico. Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed Steam & Power 9 STEAM & POWER: COME FUNZIONA SECONDO CIRCUITO
PRODUZIONE ELETTRICA
Il fluido organico evapora nel ''apposito scambiatore e il
vapore espande in turbina, che trascina il generatore elettrico, producendo elettricità.
PRODUZIONE DI VAPORE
A val e del a turbina, dopo il rigeneratore, è col ocato il condensatore raffreddato ad acqua. Il vapore organico
condensa ad alta temperatura, permettendo l''evaporazione del ''acqua di raffreddamento.
Le caratteristiche del vapore prodotto sono adatte per l''uso diretto nel ''impianto produttivo. ST&P ORC produce elettricità e vapore, senza sprechi di acqua calda al condensatore. Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed Steam & Power STEAM & POWER 10 Così appare la nuova centrale termica: esempio di configurazione alimentata a gas. Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed STEAM & POWER: MULTI-FEED TECHOLOGY FONTE DI CALORE COMBUSTIBILI
§ Gas naturale § HFO, LFO, Diesel § Gas poveri (biogas da digestore anaerobico,
da discarica, gas di cokeria, APG, syngas) § Sottoprodotti gassosi da processi chimici § Reflui liquidi, percolati § Fanghi § Biomasse § Pel et § ' RECUPERO DI CALORE
§ Da turbogas § Da processi industriali quali acciaierie,
cementifici § ' 01 02 UNIT' ORC 03 VETTORE TERMICO 04 PROCESSO § Vapore (ma non solo!) § Acqua pressurizzata § Olio diatermico § Aria § ' § Agroalimentare § Pulp & Paper § Chimico § Gomma & Plastica § Tessile § ' Steam & Power 11 Alta flessib ilità nel ''utilizzo dei combustib ili (anche sos tanze di scarto) Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed Steam & Power 12 STEAM & POWER: CARATTERISTICHE * Steam output at 10 bar(g) THE FEATURES 100% FUEL Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed Steam & Power 13 CONFRONTO TRA TECNOLOGIE CHP Confrontiamo le produzioni caratteristiche, di
elettricità e vapore , di diverse tecnologie CHP (motore a combustione interna, turbina a gas,
ST&P ORC). ST&P si col oca in un''area scoperta del mercato: nessun''altra tecnologia CHP ha lo stesso rapporto tra produzione termica ed elettrica. NOTA: i valori si riferiscono al a produzione di vapore a 10 bar(g). Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed Steam & Power 14 CONFRONTO TRA TECNOLOGIE CHP VAPORE: 76% ELETTRICIT': 16% EFFICIENZA GLOBALE: > 90% RAPPORTO PRODUZIONE ENERGIA ELETTRICA/VAPORE : 1 kWe - 4 kWt Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed STEAM & POWER: RECUPERO CALORE DA TURBOGAS RECUPERO CALORE CICLO COMBINATO: TURBINA A GAS + ORC Aumenta la potenza elettrica del ''impianto di cogenerazione a turbogas
Aggiungendo ST&P ORC come ciclo bottoming rispetto ad un turbogas, si può aumentare la produzione di elettricità del ''impianto
conservando una buona produzione di vapore. Recupero di calore: direttamente dai fumi caldi al fluido di lavoro ST&P ORC Il fluido di lavoro di ST&P ORC è evaporato dai gas combusti, tramite scambiatore di calore. 01 02 ELETTRICIT' 03 VAPORE Steam & Power 15 Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed Steam & Power 16 STEAM & POWER: RECUPERO CALORE DA TURBOGAS TURBOGAS + CALDAIA A RECUPERO EFFICIENZA ELETTRICA [%] 30 EFFICIENZA GENERAZIONE VAPORE [%] 52 TURBOGAS + ST&P PRODUZIONE ELETTRICA [%] +15/20 PRODUZIONE DI VAPORE [%] -10/15 EFFICIENZA ELETTRICA [%] 35,5 EFFICIENZA GENERAZIONE VAPORE [%] 46 ST&P system Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed VANTAGGI STEAM & POWER ORC
§ Grande flessibilità nel a scelta tra combustibile fossili e reflui § Alta efficienza globale: 92% § Output prevalente: vapore § Elevata disponibilità (98%) § Flessibilità ai carichi parziali (20% del a capacità nominale) § Bassi costi operativi e di manutenzione § Modularità § Adatto ad installazioni outdoor § Adatto al funzionamento in isola § Se richiesto, si può abbinare bene ad altre tecnologie CHP § Eccel ente ritorno economico del ''investimento (PBT <3 anni, IRR >30%) § Indipendenza dal ''aumento del costo del ''elettricità Steam & Power 17 STEAM & POWER: PERCHE'' SCEGLIERLO SOSTENIBILITA'' AMBIENTALE
§ Diminuzione del ''impatto ambientale grazie al o smaltimento dei reflui di produzione § Meno emissioni di gas serra § Minore consumo di combustibile a parità di produzione energetica § Tecnologia eleggibile nei piani per la sostenibilità del e aziende Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed Steam & Power 18 STEAM & POWER: SINGOLE UNIT' Steam & Power può sostituire vecchi generatori di vapore, oppure essere installato in paral elo agli esistenti, arricchendo la centrale termica in modo cogenerativo e sostenibile. ST&P può essere considerato come alternativa ad una caldaia tradizionale nel rifacimento del a centrale termica. * Taglie intermedie disponibili su richiesta. I valori in tabella si riferiscono ad un output di vapore a 12 bar.
** Rispetto al combustibile in ingresso. *** Del a potenza elettrica lorda. TD 4 ST&P TD 6 ST&P TD 10 ST&P TD 15 ST&P TD 25 ST&P 4 6 10 15 25 550 835 1.410 2.110 3.570 15 15 15 15 15 9 9 9 9 9 370 555 930 1.390 2.325 ST&P TAGLIE PRINCIPALI* VAPORE [TON/H] POTENZA ELETTRICA LORDA [KW] EFFICIENZA ELETTRICA LORDA [%] ** CONSUMO AUSILIARI [%] *** CONSUMO DI GAS NATURALE [SM3/H] Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed Steam & Power 19 CENTRALE DEL LATTE DI BRESCIA CLIENTE: Centrale del Latte di Brescia
PAESE: Italia
STATO: in costruzione
EN. ELETTRICA PRODOTTA: 0.7 MWe
VAPORE PRODOTTO: 5 ton/hour a 15 bar(a)
DESCRIZIONE: produzione di energia elettrica e vapore per la pastorizzazione del latte
COMBUSTIBILE: gas naturale
VETTORE TERMICO: olio diatermico Steam & Power per la pastorizzazione del latte Soluzione ''chiavi in mano' Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed Steam & Power 20 CENTRALE DEL LATTE DI BRESCIA IL CLIENTE Centrale del Latte di Brescia fu fondata nel 1930 con l'obiettivo di garantire controlli igienici sul latte e la distribuzione giornaliera a tutti i cittadini. Centrale del Latte di Brescia è stato il primo caseificio comunale in Italia ad avere un impianto UHT per la produzione di latte a lunga conservazione. L'azienda è stata la prima al mondo a confezionare il latte UHT in bottiglie di PET riciclabili. LE SUE NECESSIT' Centrale del Latte di Brescia produceva vapore per mezzo di una caldaia tradizionale ed acquistava energia elettrica dal a rete locale. Il cliente ha deciso di esaminare una soluzione di cogenerazione per aumentare l'efficienza complessiva del sistema e ridurre i relativi costi. LA NOSTRA SOLUZIONE Fornitura chiavi in mano: caldaia con bruciatore low-NOx, circuito olio diatermico con accessori, turbogeneratore, evaporatore, condensatore, circuito fluido organico con accessori, sistema di controllo integrato. La soluzione ST&P si adatta perfettamente al fabbisogno energetico della Centrale del Latte di Brescia, generando circa 700 kW di energia elettrica e 5 t/ora di vapore a 15 bar(a), necessari per pastorizzare il latte a lunga conservazione. Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed Steam & Power 21 STEAM & POWER: CASE STUDY Case study: SETTORE CHIMICO
ST&P TYPE TD 10 ST&P VAPORE [ton/h] 10 VAPORE [bar] 10 POTENZA ELETTRICA NETTA [kW] 1.336 CONSUMO GAS NATURALE [Sm3/h] 932 CONDIZIONI A CONTORNO PREZZO ELETTRICITA'' ['/kWh] 0,11 PREZZO GAS ['/Sm3] 0,31 EFFICIENZA CALDAIA ESISTENTE [%] 90 ORE DI FUNZIONAMENTO [h/y] 8.000 ASSUNZIONI
1. Analisi di confronto tra ST&P ORC e caldaia esistente 2. Scenario italiano: teniamo conto degli incentivi CAR (certificati bianchi e defiscalizzazione del gas). TEE = 250 '/tep ENERGIA PRIMARIA RISPARMIATA [MWh/y] 15.373 [tep/y] 1.871 CO2 EVITATA [t/y] 3.100 Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed Steam & Power 22 STEAM & POWER: CASE STUDY Case study: SETTORE CHIMICO
BILANCIO ECONOMICO ['/y] Costo evitato del ''elettricità + 1.175.680 Gas equivalente risparmiato per la produzione di vapore con la caldaia esistente + 1.987.049 Eventuale beneficio da scarti di produzione + 0 Certificati bianchi + 462.734 Manutenzione programmata - 48.000 Costo del combustibile - 2.302.373 TOTALE + 1.275.090 INDICI DI VALUTAZIONE ECONOMICA COSTO DI INVESTIMENTO ['] 2.900.000 PBT (*) [y] 2,39 VAN a 10 anni (*) ['] 7.774.445 ASSUNZIONI
1. Analisi di confronto tra ST&P ORC e caldaia esistente 2. Scenario italiano: teniamo conto degli incentivi CAR (certificati bianchi e defiscalizzazione del gas). TEE = 250 '/tep * Tasso di attualizzazione 3%. Co pyr ig ht © '' Al lri gh ts re se rv ed Steam & Power 23 CONTATTI ALBERTO GHIDONI Sales application manager M: +39 342 7578395 alberto.ghidoni@turboden.it GIULIA PIERRO Sales engineer M: +39 348 7065301 gpierro@cannon.com


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