nel settore industriale La Cogenerazione nel settore industriale

Definizione-Vantaggi-Tipologie Impiantistiche

POSSIBILITA’ DI IMPIEGO IMPIEGHI DEL GAS NATURALE 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

CONFRONTO ENERGETICO IMPIANTO DI COGENERAZIONE 150 94 56 CENTRALE TERMOELETTRICA GENERATORE DI CALORE SISTEMA CONVENZIONALE ELETTRICITA’ CALORE 48 39 100 IMPIANTO DI COGENERAZIONE

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.

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. VANTAGGI DELLA COGENERAZIONE

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.

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

Esempio di bilancio energetico T.V. A CONTROPRESSIONE Esempio di bilancio energetico 11% 82% 7% POT. ELETTRICA 2.240 kW POT. TERMICA 17.271 kW PERDITE 1.432 kW

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

Esempio di bilancio energetico T.V. A SPILLAM. E CONDENS. Esempio di bilancio energetico 21% 16% 63% POT. ELETTRICA 5.796 kW POT. TERMICA 16.896 kW PERDITE 4.268 kW

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

T.G. CON CALDAIA A RECUPERO Esempio di bilancio energetico 25% 56% 19% POT. ELETTRICA 1.125 KW POT. TERMICA 2.537 kW PERDITE 887 kW

NUOVO PIGNONE PGT 2

GRUPPO CON SISTEMA DI RECUPERO NUOVO PIGNONE PGT 2 GRUPPO CON SISTEMA DI RECUPERO

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

IMPIANTO A CICLO COMBINATO Esempio di bilancio energetico 40% 43% 17% POT. ELETTRICA 52.922 KW POT. TERMICA 58.829 kW PERDITE 22.097 kW

CON MOTORE ALTERNATIVO 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

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

POTENZA ELETTRICA INSTALLATA [MWe] SISTEMI DI COGENERAZIONE: CAMPI DI APPLICAZIONE 10 TV A CONTROPRESSIONE 9 8 TV A SPILLAMENTO E CONDENSAZIONE 7 CICLO COMBINATO A 6 CONTROPRESSIONE (*) RAPPORTO CALORE/ENERGIA ELETTRICA 5 CICLO COMBINATO A 4 SPILLAMENTO E COND. (*) 3 TURBINE A GAS (*) 2 1 MOTORE ALTERNATIVO (*) 1 10 100 1000 POTENZA ELETTRICA INSTALLATA [MWe] (*) CON POST-COMBUSTIONE

Settori di applicazione

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

PRINCIPALI SETTORI CERAMICO LATERIZI ALIMENTARE CARTARIO CHIMICO TESSILE

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

ATOMIZZATORE

ESSICCATOIO RAPIDO VERTICALE

FORNO A RULLI PER PIASTRELLE CERAMICHE

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

TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE E TAGLIE DI POTENZA TURBOGAS Potenze installabili: 1.000 ÷ 6.000 kWe MOTORI ALTERNATIVI Potenze installabili: 500 ÷ 6.000 kWe

COGENERAZIONE CON TURBOGAS BARBOTTINA ATOMIZZATORE

COGENERAZIONE CON MOTORE ALTERNATIVO ATOMIZZATORE BARBOTTINA

PARAMETRI ENERGETICI ED ECONOMICI RENDIMENTO ELETTRICO IMPIANTO 25 ÷ 41 % FATTORE DI UTILIZZO DEL COMBUSTIBILE 70 ÷ 95 % TEMPI DI RIENTRO DELL’INVESTIMENTO 2 ÷ 4 ANNI

INDUSTRIA DEI LATERIZI Ciclo tecnologico PRELAVORAZIONE FORMATURA ESSICCAZIONE COTTURA

FORNO A TUNNEL PER LA PRODUZIONE DI TEGOLE

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

TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE E TAGLIE DI POTENZA TURBOGAS Potenze installabili: 1.000 ÷ 2.000 kWe MOTORI ALTERNATIVI Potenze installabili: 300 ÷ 2.000 kWe

COGENERAZIONE CON MOTORE ALTERNATIVO FORNO ESSICCATOIO MOTORE ALTERNATIVO

COGENERAZIONE CON TURBOGAS FORNO ESSICCATOIO TURBOGAS

PARAMETRI ENERGETICI ED ECONOMICI RENDIMENTO ELETTRICO IMPIANTO 23 ÷ 41 % FATTORE DI UTILZZO DEL COMBUSTIBILE 85 ÷ 95 % TEMPI DI RIENTRO DELL’INVESTIMENTO 2 ÷ 4 ANNI

INDUSTRIA ALIMENTARE Ciclo tecnologico della pasta PRESSA STENDITRICE INCARTAMENTO ESSICCAZIONE

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

TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE E TAGLIE DI POTENZA TURBINE A VAPORE A CONTROPRESSIONE Potenze installabili: 1.000 ÷ 6.000 kWe TURBINE A VAPORE A SPILL.E CONDENSAZIONE TURBINE A GAS MOTORI ALTERNATIVI Potenze installabili: 500 ÷ 6.000 kWe

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

PARAMETRI ENERGETICI ED ECONOMICI RENDIMENTO ELETTRICO IMPIANTO 23 ÷ 41 % FATTORE DI UTILIZZO DEL COMBUSTIBILE 60 ÷ 87 % TEMPI DI RIENTRO DELL’INVESTIMENTO 3 ÷ 5 ANNI

INDUSTRIA DELLA CARTA Ciclo tecnologico CASSA D’AFFLUSSO TELA DI MACCHINA PRESSE CILINDRI ESSICCATOI ZONA UMIDA SECCHERIA FINITURA BOBINATURA MATERIALE DI CARICO SPAPPOLATORE RAFFINATORE A DISCHI TINA DI CIRCOLAZIONE RAFFINATORI CONICI

MACCHINA CONTINUA PER LA PRODUZIONE DELLA CARTA

PROCESSO DI ASCIUGATURA DELLA PATINA CON PANNELLI RADIANTI

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

TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE E TAGLIE DI POTENZA TURBINE A VAPORE A CONTROPRESSIONE Potenze installabili: 1.000 ÷ 6.000 kWe TURBINE VAPORE A SPILL. E CONDENSAZIONE TURBINE A GAS Potenze installabili: 1.000 ÷ 40.000 kWe CICLI COMBINATI Potenze installabili: 8.000 ÷ 150.000 kWe MOTORI ALTERNATIVI Potenze installabili: 500 ÷ 6.000 kWe

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

PARAMETRI ENERGETICI ED ECONOMICI RENDIMENTO ELETTRICO IMPIANTO 25 ÷ 50 % FATTORE DI UTILIZZO DEL COMBUSTIBILE 60 ÷ 87 % TEMPI DI RIENTRO DELL’INVESTIMENTO 3 ÷ 5 ANNI

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

ASCIUGATURA TESSUTI

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

TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE E TAGLIE DI POTENZA TURBINE A VAPORE A CONTROPRESSIONE Potenze installabili: 1.000 ÷ 6.000 kWe TURBINE A VAPORE A SPILL.E CONDENSAZIONE TURBINE A GAS MOTORI ALTERNATIVI Potenze installabili: 500 ÷ 6.000 kWe

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

PARAMETRI ENERGETICI ED ECONOMICI RENDIMENTO ELETTRICO IMPIANTO 23 ÷ 41 % FATTORE DI UTILIZZO DEL COMBUSTIBILE 60 ÷ 87 % TEMPI DI RIENTRO DELL’INVESTIMENTO 3 ÷ 5 ANNI

Consumi, consumi specifici e risparmio energetico

CONSUMO PER COGENERAZIONE IL CONSUMO IL CONSUMO DI GAS A FRONTE DELL’INSTALLAZIONE DI UN GRUPPO DI COGENERAZIONE AUMENTA MA BISOGNA DISTINGUERE TRA: CONSUMO PER COGENERAZIONE E CONSUMO INCREMENTALE

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] ESEMPIO: TURBOGAS 2000 kWe 28 % 5000 ore CONSUMO ANNUO DI COMBUSTIBILE [C]: C = P / ETAe x 860 / P.C.I. x n ESEMPIO: C = 2.000 / 0,28 x 860 / 8250 x 5000 = 3.722.944 Sm3/anno

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.

CONSUMI SPECIFICI PER ALCUNE TIPOLOGIE DI IMPIANTO (VALORI TIPICI) Turbine a gas con recupero completo dai gas di scarico Motori alternativi con recupero completo Motori alternativi con recupero dai soli gas di scarico 1.000 kcal/kWh 1.600 ÷ 1.800 kcal/kWh Cicli combinati turbina a gas - turbina a vapore 1.400 ÷ 1.600 kcal/kWh

INCREMENTO ANNUO DI COMBUSTIBILE [I]: 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 = 2.000 x 1000 / 8250 x 5000 = 1.212.121 Sm3/anno

Motori alternativi con recupero completo 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%