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La Cogenerazione nel settore industriale. Definizione-Vantaggi-Tipologie Impiantistiche.

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Presentazione sul tema: "La Cogenerazione nel settore industriale. Definizione-Vantaggi-Tipologie Impiantistiche."— Transcript della presentazione:

1 La Cogenerazione nel settore industriale

2 Definizione-Vantaggi-Tipologie Impiantistiche

3 PRODUZIONE DI CALORE: - UTILIZZI PER PROCESSI - GENERATORI DI : ARIA CALDA ACQUA CALDA ACQUA SURRISCALDATA VAPORE PRODUZIONE DI FREDDO: - ASSORBITORI: DIRETTI INDIRETTI - POMPE DI CALORE PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA: - COGENERAZIONE POSSIBILITA’ DI IMPIEGO DEL GAS NATURALE IMPIEGHI DEL GAS NATURALE

4 CENTRALE TERMOELETTRICA GENERATORE DI CALORE SISTEMA CONVENZIONALE ELETTRICITA’CALORE IMPIANTO DI COGENERAZIONE CONFRONTO ENERGETICO

5 VANTAGGI DELLA COGENERAZIONE  Offre garanzie di copertura dei carichi elettrici anche in caso di interruzione della rete pubblica.  Consente di evitare l’installazione di gruppi elettrogeni di emergenza o di limitarne la potenza installata.  Consente di realizzare sensibili risparmi attraverso un uso razionale della fonte energetica primaria.

6 VANTAGGI DELLA COGENERAZIONE  Offre la possibilità di disporre di acqua calda o acqua surriscaldata per la climatizzazione degli ambienti e per gli usi sanitari.  Consente la produzione di energia frigorifera senza incrementare i prelievi elettrici, attraverso l’accoppiamento con sistemi ad assorbimento di tipo indiretto.  E’ realizzabile con sistemi affidabili, disponibili in un’ampia gamma di taglie.

7 CONSIDERAZIONI  Per massimizzare il risparmio è necessario utilizzare tutto il calore cogenerato, quindi il gruppo va dimensionato in base all’entità dei fabbisogni termici.  Poiché un sistema di cogenerazione produce calore ed energia elettrica in una ben precisa proporzione, l’energia elettrica richiesta dalle utenze, ma non cogenerabile, può essere assorbita dalla rete.  Il completo utilizzo del calore cogenerato può comportare significativi rifacimenti degli impianti esistenti, con aggravio dei costi di investimento.

8 SCHEMA DI IMPIANTO CON TURBINA A VAPORE A CONTROPRESSIONE ARIA GAS FUMI VAPORE AL PROCESSO + CONDENSE INTEGRAZIONE ACQUA TURBINA A VAPORE ALTERNATORE DEGASATORE GENERATORE DI VAPORE

9 11% 82% 7% POT. ELETTRICA kWPOT. TERMICA kW PERDITE kW T.V. A CONTROPRESSIONE Esempio di bilancio energetico

10 SCHEMA DI IMPIANTO CON T.V. A SPILLAMENTO E CONDENSAZIONE + CONDENSE REINTEGRO ACQUA ARIA GAS FUMI VAPORE AL PROCESSO ALTERNATORE DEGASATORE GENERATORE DI VAPORE TV (2° STADIO)TV (1° STADIO) CONDENSATORE

11 21% 16% 63% POT. ELETTRICA kWPOT. TERMICA kW PERDITE kW T.V. A SPILLAM. E CONDENS. Esempio di bilancio energetico

12 SCHEMA DI IMPIANTO CON TURBINA A GAS E CALDAIA A RECUPERO NATURALE ARIA GAS FUMI GENERATORE DI VAPORE FUMI VAPORE AL PROCESSO RITORNO CONDENSE ACQUA DI REINTEGRO SERBATOIO CONDENSE COMPRESSORETURBINA A GAS ALTERNATORE POST-COMBUSTIONE

13 25% 56% 19% POT. ELETTRICA KWPOT. TERMICA kW PERDITE 887 kW T.G. CON CALDAIA A RECUPERO Esempio di bilancio energetico

14 NUOVO PIGNONE PGT 2

15 GRUPPO CON SISTEMA DI RECUPERO

16 SCHEMA DI IMPIANTO A CICLO COMBINATO VAPORE AL PROCESSO INTEGRAZIONE ACQUA FUMI + CONDENSE TURBINA A VAPORE ALTERNATORE DEGASATORE GENERATORE DI VAPORE NATURALE ARIA GAS FUMI COMPRESSORETURBINA A GAS ALTERNATORE POST-COMBUSTIONE

17 40% 43% 17% POT. ELETTRICA KWPOT. TERMICA kW PERDITE kW IMPIANTO A CICLO COMBINATO Esempio di bilancio energetico

18 SCHEMA DI IMPIANTO CON MOTORE ALTERNATIVO RITORNO ACQUA UTENZA MANDATA ACQUA UTENZA ARIA GAS FUMI SCAMBIATORE FUMI/ACQUA MOTORE ALTERNATIVO ALTERNATORE RECUPERO CALORE A BASSA TEMPERATURA ACQUA OLIO

19 37% 49% 14% POT. ELETTRICA 509 KWPOT. TERMICA 658 kW PERDITE 197 kW IMPIANTO CON MOTORE ALTERNATIVO Esempio di bilancio energetico

20

21 RAPPORTO CALORE/ENERGIA ELETTRICA TURBINE A GAS (*) CICLO COMBINATO A TV A CONTROPRESSIONE TV A SPILLAMENTO E MOTORE ALTERNATIVO (*) CONTROPRESSIONE (*) SPILLAMENTO E COND. (*) CONDENSAZIONE (*) CON POST-COMBUSTIONE POTENZA ELETTRICA INSTALLATA [MWe] SISTEMI DI COGENERAZIONE: CAMPI DI APPLICAZIONE

22 Settori di applicazione

23 CONDIZIONI PER L’APPLICAZIONE CONTEMPORANEA RICHIESTA DI ENERGIA ELETTRICA E TERMICA UTILIZZO DI VAPORE, ACQUA CALDA, ARIA CALDA CONTINUITA’ DEI PRELIEVI ADEGUATO RAPPORTO CARICO TERMICO/CARICO ELETTRICO PRODUZIONE CENTRALIZZATA DEL CALORE INSTALLAZIONE SENZA ALTERAZIONI DEL PROCESSO PRODUTTIVO CONDIZIONI PER L’APPLICAZIONE

24 PRINCIPALI SETTORI CERAMICO LATERIZI ALIMENTARE CARTARIO CHIMICO TESSILE

25 INDUSTRIA CERAMICA Ciclo tecnologico piastrelle Ceramiche PREPARAZIONE ARGILLA ESSICCAZIONE BARBOTTINA FORMATURA ESSICCAZIONE COTTURA

26 ATOMIZZATORE

27 ESSICCATOIO RAPIDO VERTICALE

28 FORNO A RULLI PER PIASTRELLE CERAMICHE

29 UTILIZZI ELETTRICI MACINAZIONE MATERIE PRIME MACINAZIONE SMALTI PRESSATURA MOVIMENTAZIONE MATERIALE UTILIZZI TERMICI ATOMIZZATORI (essiccamento barbottina “spry-dry”) ESSICCATOI (essiccamento piastrelle) FORNI (cottura piastrelle) UTILIZZI ENERGETICI

30 TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE E TAGLIE DI POTENZA TURBOGAS Potenze installabili: ÷ kWe MOTORI ALTERNATIVI Potenze installabili: 500 ÷ kWe

31 COGENERAZIONE CON TURBOGAS TURBOGAS BARBOTTINA ATOMIZZATORE

32 COGENERAZIONE CON MOTORE ALTERNATIVO MOTORE ALTERNATIVO BARBOTTINA ATOMIZZATORE

33 PARAMETRI ENERGETICI ED ECONOMICI RENDIMENTO ELETTRICO IMPIANTO25 ÷ 41 % FATTORE DI UTILIZZO DEL COMBUSTIBILE 70 ÷ 95 % TEMPI DI RIENTRO DELL’INVESTIMENTO2 ÷ 4 ANNI

34 INDUSTRIA DEI LATERIZI Ciclo tecnologico PRELAVORAZIONE FORMATURA ESSICCAZIONE COTTURA

35 FORNO A TUNNEL PER LA PRODUZIONE DI TEGOLE

36 UTILIZZI ELETTRICI MACINAZIONE MATERIE PRIME FORMATURA MOVIMENTAZIONE MATERIALE UTILIZZI TERMICI ESSICCATOI (essiccazione del laterizio) FORNI (cottura del laterizio) UTILIZZI ENERGETICI

37 TURBOGAS Potenze installabili: ÷ kWe MOTORI ALTERNATIVI Potenze installabili: 300 ÷ kWe TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE E TAGLIE DI POTENZA

38 COGENERAZIONE CON MOTORE ALTERNATIVO MOTORE ALTERNATIVO FORNO ESSICCATOIO

39 COGENERAZIONE CON TURBOGAS TURBOGAS FORNO ESSICCATOIO

40 PARAMETRI ENERGETICI ED ECONOMICI RENDIMENTO ELETTRICO IMPIANTO23 ÷ 41 % FATTORE DI UTILZZO DEL COMBUSTIBILE85 ÷ 95 % TEMPI DI RIENTRO DELL’INVESTIMENTO2 ÷ 4 ANNI

41 INDUSTRIA ALIMENTARE Ciclo tecnologico della pasta PRESSA STENDITRICE INCARTAMENTO ESSICCAZIONE

42 UTILIZZI TERMICI UTILIZZI ELETTRICI MOLITURA FORMATURA (PRESSA + TRAFILA) MOVIMENTAZIONE PASTA PRE - INCARTO (essiccazione superficiale) ESSICCATOI (essiccazione definitiva) UTILIZZI ENERGETICI

43 TURBINE A VAPORE A CONTROPRESSIONE Potenze installabili: ÷ kWe TURBINE A VAPORE A SPILL.E CONDENSAZIONE Potenze installabili: ÷ kWe TURBINE A GAS Potenze installabili: ÷ kWe MOTORI ALTERNATIVI Potenze installabili: 500 ÷ kWe TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE E TAGLIE DI POTENZA

44 MOTORE ALTERNATIVO Esempio applicativo RITORNO ACQUA UTENZA MANDATA ACQUA UTENZA ARIA GAS FUMI SCAMBIATORE FUMI/ACQUA MOTORE ALTERNATIVO ALTERNATORE RECUPERO CALORE A BASSA TEMPERATURA ACQUA OLIO

45 PARAMETRI ENERGETICI ED ECONOMICI RENDIMENTO ELETTRICO IMPIANTO23 ÷ 41 % FATTORE DI UTILIZZO DEL COMBUSTIBILE60 ÷ 87 % TEMPI DI RIENTRO DELL’INVESTIMENTO 3 ÷ 5 ANNI

46 INDUSTRIA DELLA CARTA Ciclo tecnologico CASSA D’AFFLUSSO TELA DI MACCHINA PRESSECILINDRI ESSICCATOI ZONA UMIDA SECCHERIAFINITURABOBINATURA MATERIALE DI CARICO SPAPPOLATORE RAFFINATORE A DISCHI TINA DI CIRCOLAZIONE RAFFINATORI CONICI

47 MACCHINA CONTINUA PER LA PRODUZIONE DELLA CARTA

48 PROCESSO DI ASCIUGATURA DELLA PATINA CON PANNELLI RADIANTI

49 UTILIZZI TERMICI UTILIZZI ELETTRICI PREPARAZIONE E POMPAGGIO IMPASTO MOVIMENTAZIONE DEL FOGLIO ESSICCAZIONE DEL FOGLIO PATINATURA UTILIZZI ENERGETICI

50 TURBINE A VAPORE A CONTROPRESSIONE Potenze installabili: ÷ kWe TURBINE VAPORE A SPILL. E CONDENSAZIONE Potenze installabili: ÷ kWe TURBINE A GAS Potenze installabili: ÷ kWe CICLI COMBINATI Potenze installabili: ÷ kWe MOTORI ALTERNATIVI Potenze installabili: 500 ÷ kWe TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE E TAGLIE DI POTENZA

51 CICLO COMBINATO Esempio applicativo VAPORE AL PROCESSO INTEGRAZIONE ACQUA FUMI + CONDENSE TURBINA A VAPORE ALTERNATORE DEGASATORE GENERATORE DI VAPORE NATURALE ARIA GAS FUMI COMPRESSORETURBINA A GAS ALTERNATORE POST-COMBUSTIONE

52 PARAMETRI ENERGETICI ED ECONOMICI RENDIMENTO ELETTRICO IMPIANTO25 ÷ 50 % FATTORE DI UTILIZZO DEL COMBUSTIBILE60 ÷ 87 % TEMPI DI RIENTRO DELL’INVESTIMENTO3 ÷ 5 ANNI

53 INDUSTRIA TESSILE Ciclo tecnologico TESSITURA NOBILITAZIONE TESSILE: LAVAGGIO - TINTURA - STAMPA - FINISSAGGIO

54 ASCIUGATURA TESSUTI

55 UTILIZZI TERMICI UTILIZZI ELETTRICI FILATURA MOVIMENTAZIONE PRODOTTO LAVAGGIO FIBRE TINTURA COLORAZIONE ASCIUGATURA UTILIZZI ENERGETICI

56 TURBINE A VAPORE A CONTROPRESSIONE Potenze installabili: ÷ kWe TURBINE A VAPORE A SPILL.E CONDENSAZIONE Potenze installabili: ÷ kWe TURBINE A GAS Potenze installabili: ÷ kWe MOTORI ALTERNATIVI Potenze installabili: 500 ÷ kWe TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE E TAGLIE DI POTENZA

57 TURBINA A GAS+CALDAIA A RECUPERO Esempio applicativo NATURALE ARIA GAS FUMI GENERATORE DI VAPORE FUMI VAPORE AL PROCESSO RITORNO CONDENSE ACQUA DI REINTEGRO SERBATOIO CONDENSE COMPRESSORETURBINA A GAS ALTERNATORE POST-COMBUSTIONE

58 PARAMETRI ENERGETICI ED ECONOMICI RENDIMENTO ELETTRICO IMPIANTO23 ÷ 41 % FATTORE DI UTILIZZO DEL COMBUSTIBILE60 ÷ 87 % TEMPI DI RIENTRO DELL’INVESTIMENTO3 ÷ 5 ANNI

59 Consumi, consumi specifici e risparmio energetico e risparmio energetico

60 IL CONSUMO A U M E N T A IL CONSUMO DI GAS A FRONTE DELL’INSTALLAZIONE DI UN GRUPPO DI COGENERAZIONE A U M E N T A MA BISOGNA DISTINGUERE TRA: CONSUMO PER COGENERAZIONE E CONSUMO INCREMENTALE

61 CONSUMI DEL GRUPPO DI COGENERAZONE UNA VALUTAZIONE DI MASSIMA DEI CONSUMI DEL GRUPPO PUO’ ESSERE FATTA CONOSCENDO: TIPO DI MACCHINA POTENZA ELETTRICA INSTALLATA [P] RENDIMENTO ELETTRICO [ETAe] NUMERO ORE ANNO DI ESERCIZIO IMPIANTO [n] CONSUMO ANNUO DI COMBUSTIBILE [C]: C = P / ETAe x 860 / P.C.I. x n ESEMPIO: C = / 0,28 x 860 / 8250 x 5000 = Sm 3 /anno ESEMPIO: TURBOGAS 2000 kWe 28 % 5000 ore

62 IL CONSUMO SPECIFICO IL CONSUMO SPECIFICO DI UN IMPIANTO DI COGENERAZIONE ( kcal/kWh ) RAPPRESENTA LA QUANTITA’ DI ENERGIA NECESSARIA PER PRODURRE UN kWh AL NETTO DELL’ENERGIA TERMICA RECUPERATA DAL SISTEMA.

63 CONSUMI SPECIFICI PER ALCUNE TIPOLOGIE DI IMPIANTO Turbine a gas con recupero completo dai gas di scarico Motori alternativi con recupero completo Motori alternativi con recupero dai soli gas di scarico kcal/kWh ÷ kcal/kWh Cicli combinati turbina a gas - turbina a vapore ÷ kcal/kWh (VALORI TIPICI)

64 CONSUMI INCREMENTALI ESEMPIO: TURBOGAS 2000 kWe 1000 kcal/kWh 5000 ore TIPO DI MACCHINA POTENZA ELETTRICA INSTALLATA [P] CONSUMO SPECIFICO NUMERO ORE ANNO DI ESERCIZIO IMPIANTO [n] INCREMENTO ANNUO DI COMBUSTIBILE [I]: I = P x Cs / P.C.I. x n ESEMPIO: I = x 1000 / 8250 x 5000 = Sm 3 /anno

65 RISPARMI ENERGETICI CONFRONTANDO IL CONSUMO SPECIFICO MEDIO DI UN IMPIANTO DI COGENERAZIONE CON QUELLO DI RIFERIMENTO ENEL (2.062,5 kcal/kWh) NE CONSEGUE UN RISPARMIO ENERGETICO PARI A: Turbine a gas con recupero completo dei gas di scarico Motori alternativi con recupero completo Motori alternativi con recupero dei soli gas di scarico 51,5 % 12,7 ÷ 22,4% Cicli combinati turbina a gas - turbina a vapore 22,4 ÷ 32,1%


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