Le applicazioni a biomassa solida con moduli ORC Codice doc.: Aggiornamento : 18/04/2011 Le applicazioni a biomassa solida con moduli ORC

Turboden - Chi siamo Turboden, leader europeo nella produzione di turbogeneratori ORC per la generazione e cogenerazione di energia elettrica e calore da fonti rinnovabili e da recupero di calore da processi industriali. Fondata nel 1980 a Milano da Mario Gaia, professore di Energetica dell’università Politecnico di Milano, che nel corso degli anni ha coinvolto in azienda alcuni dei suoi studenti più brillanti. Nel 1998 realizza il primo impianto a biomassa di piccola taglia (300kW) in Svizzera (Biere). Ciò fa di Turboden precursone nelle mondo delle rinnovabili. Nel 2009 entra a far parte di Pratt & Whitney (United Technologies Corporation), leader mondiale nella progettazione, costruzione e manutenzione di motori per aviazione, sistemi di propulsione spaziale e turbine a gas industriali. Oggi è inserita nella divisione Pratt & Whitney Power Systems (PWPS), che sviluppa soluzioni basate su tecnologia ORC per la generazione di energia elettrica da fonti rinnovabili, Turboden diventa partner strategico per la fornitura di turbogeneratori di taglie e rendimenti differenti rispetto ai sistemi di PWPS, Pure Cycle ®. P&W: $2.12 miliardi fatturato 2008 $12.97 miliardi volume d’affari 38.577 dipendenti in tutto il mondo oltre 9.000 clienti 180 paesi

Pratt & Whitney Power System Fortune 50 corporation $52.9mld di fatturato nel 2009 180 paesi 206,700 dipendenti UTC Power UTC Fire & Security Hamilton Sundstrand Carrier Research Center Sikorsky Otis Pratt & Whitney Large Engines Small Engines After market Marine Mobile Power Heat to Electricity

Turboden – Cosa facciamo Progettiamo e sviluppiamo turbogeneratori basati sulla tecnologia ORC (Organic Rankine Cycle), per la produzione combinata di energia elettrica e calore, particolarmente adatti alla generazione distribuita. elettricità calore turbogeneratori standard: da 200 kW a 3 MW soluzioni personalizzate: fino a 15 MW

Turboden - 30 anni di esperienza 1984: turbogeneratore ORC 40 kWel per applicazione solare a Perth, Australia 2008: turbogeneratore ORC per recupero calore da 3 MW, Belgio 1987: turbogeneratore ORC a biomassa da 3 kWel, Milano 2009: Turboden festeggia i 100 impianti e i 100 MW installati 1988: impianto geotermico ORC Turboden in Zambia 2010: Primo impianto oltreoceano

Principio termodinamico: il Ciclo ORC Il turbogeneratore utilizza l’olio diatermico ad alta temperatura per preriscaldare e vaporizzare un adatto fluido organico di lavoro nell’evaporatore (834). Il vapore organico espande nella turbina (45), che è direttamente collegata al generatore elettrico attraverso un giunto elastico. Il vapore passa attraverso il rigeneratore (59) e in questo modo preriscalda il fluido organico (28). Il vapore viene poi condensato nel condensatore (raffreddato dall’ acqua di raffreddamento) (961). Il liquido organico viene infine pompato (12) nel rigeneratore e da qui nell’evaporatore, completando così la sequenza di operazioni nel circuito chiuso.

Perché un fluido organico con elevata massa molecolare anziché acqua? Molecole piccole che viaggiano ad alta velocità Erosione di parti metalliche e delle palette della turbina Turbina pluristadio ad alta sollecitazione meccanica Fluido organico Flusso elevato e più lento Maggiore diametro della turbina Minore usura nel tempo di palette e parti metalliche ACQUA FLUIDI ORGANICI CON ELEVATA MASSA MOLECOLARE ACQUA

Il turbogeneratore ORC Turboden – vantaggi Vantaggi tecnici Alta efficienza del ciclo termodinamico Elevata efficienza della turbina (fino 90 %) Bassa sollecitazione meccanica della turbina, dovuta alla bassa velocità periferica Basso numero di giri della turbina, tale da consentire il collegamento diretto al generatore elettrico senza interposizione di riduttore di giri Mancanza di erosione delle palette della turbina, dovuta all’assenza di umidità negli ugelli Vantaggi operativi / risultati Semplicità nelle procedure di avviamento Funzionamento automatico e continuo Minima richiesta di manutenzione Funzionamento silenzioso Elevata affidabilità (Admont – più di 55,000 ore di funzionamento, affidabilità > 98%) Funzionamento a carico parziale fino al 10% della potenza nominale Alta efficienza anche a carico parziale Richiesta di personale: circa 3-5 ore / settimana Lunga vita della macchina

Layout del modello TURBODEN 7 Layout - alcuni esempi Layout del modello TURBODEN 7 Layout del modello TURBODEN 18

Le quattro applicazioni Biomassa Gli impianti cogenerativi con ORC Turboden consentono di produrre con ottima efficienza ed estrema semplicità di esercizio energia elettrica e calore da biomassa legnosa. La potenza dei turbogeneratori è generalmente compresa tra i 200 kW elettrici ed i 3 MW elettrici. Recupero di Calore Gli ORC Turboden consentono di produrre energia elettrica recuperando calore da processi industriali e in cicli combinati. La potenza dei turbogeneratori Turboden in questo ambito è generalmente compresa tra i 600 kW e i 5 MW elettrici. Geotermia Gli ORC Turboden/PureCycle® consentono di produrre energia elettrica da risorse geotermiche a temperatura medio-bassa, generalmente tra i 90°C e I 180°C. La tecnologia ORC è particolarmente adatta per lo sfruttamento di fonti geotermiche a medio-bassa entalpia. Convenienza economica per potenze elettriche installate oltre i 250 kWel e temperatura dell’acqua sopra i 90°C. Solare Termodinamico I turbogeneratori ORC Turboden consentono di trasformare l’energia termica raccolta dai collettori solari in energia elettrica, attraverso un ciclo termodinamico ad elevata efficienza. L’utilizzo di turbogeneratori ORC Turboden in applicazioni solari termodinamiche risulta economicamente conveniente a partire da una potenza elettrica installata di 1MW.

Impianto ORC in un processo di cogenerazione da biomassa

Impianto ORC – prestazioni da 80 a 74% 100 % Calore ad utenze termiche Energia termica dall’olio diatermico (o altri vettori di calore) Da 18 a 24% Energia Elettrica alla rete Perdite termiche (irraggiamento e perdite del generatore) 2 % Efficienza elettrica lorda: circa 24% Efficienza energetica totale: 98%

Taglie Standard e prestazioni tipiche impianti CHP con split 14

Turboden-Talento-Tecnologia-Territorio 1980 la visione del fondatore prof. Mario Gaia 150 collaboratori, di cui oltre 50 ingegneri specializzati Territorio headquarter e produzione in Italia (a Brescia) R&D a Milano e Lecce primo impianto recupero calore a scambio diretto (Visano - BS) progetto pilota a Brescia H-REII finanziato dalla UE collaborazione con istituzioni e associazioni (Aper, Confindustria, università, Itabia, Egec, …) Tecnologia 30 anni di esperienza nella progettazione e realizzazione turbine leader mondiale in applicazioni ORC a biomassa investimenti in R&D 2009 circa 8% del fatturato investimenti in brevetti circa € 50.000 annui contratti di ricerca affidati alle università nel 2008-2009 circa € 309.000

Prima centrale Turboden a biomassa in Italia Case history Prima centrale Turboden a biomassa in Italia T.C.V.V.V. - Il precursore! Ciente: T.C.V.V.V. Spa Applicazione: teleriscaldamento Luogo: Tirano (SO) Italy Modello ORC: T1100 CHP Avviamento: giugno 2003 Potenza elettrica: 1,1 MW Potenza termica: 4,8 MW Temperatura acqua: 60°- 80°C Tipo biomassa: cippato 13.000 t/anno di CO2 risparmiata valorizzazione risorse locali e fonti rinnovabili partenariato diffuso, oltre 230 soci www.tcvvv.it

Prima centrale a biomassa in Toscana Case history Prima centrale a biomassa in Toscana Biogenera – il più recente avviamento Turboden Ciente: Biogenera srl (Consiag, Comune Calenzano, Quadrifoglio) Applicazione: teleriscaldamento Luogo: Calenzano (FI) Italy Modello ORC: T800 CHP Avviamento: marzo 2010 Potenza elettrica: 800 kW Potenza termica: 3,5MW Temperatura acqua:60°- 80°C Tipo biomassa: cippato 1.200 t/anno di CO2 risparmiata energia pulita a circa 1.500 utenze (appartamenti, edifici pubblici, piscine, palazzetto sport,…) legname di provenienza locale (entro i 50km) www.consiag.it

Centrale a biomassa nel Ticino Case history Centrale a biomassa nel Ticino Piopmen - Filiera a ciclo chiuso nel parco del Ticino Cliente: Azienda Agricola Piopmen – I Leprotti Applicazione: Produzione di Pellet Luogo: Abbiategrasso (MI) Italy Modello ORC: T200 CHP Avviamento: giugno 2010 Potenza elettrica: 200 kW Potenza termica: 1 MW Temperatura dell’acqua (in/out): 60°- 80°C Tipo di biomassa: cippato 1.800 t/anno di CO2 risparmiata legname da Consorzio forestale del Ticino e da altre aziende nel raggio di 20-30 km www.leprotti.com

Dalla lolla di riso calore ed energia elettrica Case history Dalla lolla di riso calore ed energia elettrica Parboriz – prima applicazione innovativa a biomassa in Italia Cliente : Parboriz Spa Applicazione: industriale (lavorazione del riso) Luogo: Mortara (PV) Italy Modello ORC: T600 CHP Avviamento: luglio 2008 Potenza elettrica: 600 kW Potenza termica: 2.8 MW Temperatura dell’acqua (in/out): 60°- 80°C Tipo di biomassa: lolla di riso parboiled

Fiusis – elettricità da biomassa agricola Case history Fiusis – elettricità da biomassa agricola Fiusis – energia elettrica da potature di ulivo Cliente : Fiusis srl Applicazione:agricola Luogo: Calimera (LE) Modello ORC: 12 HRS Avviamento: dicembre 2010 Potenza elettrica: 1MW Potenza termica: Temperatura dell’acqua (in/out): 25°-35°C Tipo di biomassa: potature di ulivo e cippato 200.000 t/anno di cippato 8.000 MW/anno 4.500 t/anno di CO2 risparmiata

Turboden – Un caso di successo 22

I punti di forza di Turboden R&D Partecipazione a programmi di ricerca nazionali ed europei Cooperazione con Università europee e centri di ricerca Ottimizzazione cicli termodinamici Selezione e controllo fluidi di lavoro Progettazione termo-fluido-dinamica; Programmazione e controllo del software di supervisione Numerosi brevetti ottenuti MARKETING/VENDITE Valutazione della fattibilità tecnico-economica di impianti ORC Offerte personalizzate per massimizzare gli obiettivi economici e ambientali Sostegno per il raggiungimento di incentivi pubblici per energie rinnovabili DESIGN Progettazione meccanica componenti totalmente “in house” Proprietary design e costruzione propria di turbine ottimizzate ORC STRUMENTI Programmi termo-fluido-dinamici FEA - Finite Element Analysis 3D CAD-CAM Analisi vibrazionale PRODUZIONE Fornitori selezionati di materiali e componenti Controllo qualità & project management Moduli montati in fabbrica per minimizzare tempi di montaggio “in situ” MANUTENZIONE Avviamento e commissioning Manutenzione, assistenza tecnica e gestione parti di ricambio Monitoraggio a distanza & ottimizzazione della gestione degli impianti 23

Turboden – facts & figures (ultimo aggiornamento dati : gennaio 2010) 24