nel settore industriale

Presentazione sul tema: "nel settore industriale"— Transcript della presentazione:

1 nel settore industriale
La Cogenerazione nel settore industriale

2 Definizione-Vantaggi-Tipologie Impiantistiche

3 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

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

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. VANTAGGI DELLA COGENERAZIONE

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

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

12 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

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

14 NUOVO PIGNONE PGT 2

15 GRUPPO CON SISTEMA DI RECUPERO
NUOVO PIGNONE PGT 2 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 COMPRESSORE TURBINA A GAS POST-COMBUSTIONE

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

18 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

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

20

21 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

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

24 PRINCIPALI SETTORI CERAMICO LATERIZI ALIMENTARE CARTARIO CHIMICO
TESSILE

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

26 ATOMIZZATORE

27 ESSICCATOIO RAPIDO VERTICALE

28 FORNO A RULLI PER PIASTRELLE CERAMICHE

29 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)

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

31 COGENERAZIONE CON TURBOGAS
BARBOTTINA ATOMIZZATORE

32 COGENERAZIONE CON MOTORE ALTERNATIVO
ATOMIZZATORE BARBOTTINA

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

34 INDUSTRIA DEI LATERIZI Ciclo tecnologico
PRELAVORAZIONE FORMATURA ESSICCAZIONE COTTURA

35 FORNO A TUNNEL PER LA PRODUZIONE DI TEGOLE

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

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

38 COGENERAZIONE CON MOTORE ALTERNATIVO
FORNO ESSICCATOIO MOTORE ALTERNATIVO

39 COGENERAZIONE CON TURBOGAS
FORNO ESSICCATOIO TURBOGAS

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

41 INDUSTRIA ALIMENTARE Ciclo tecnologico della pasta
PRESSA STENDITRICE INCARTAMENTO ESSICCAZIONE

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

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

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 IMPIANTO 23 ÷ 41 % FATTORE DI UTILIZZO DEL COMBUSTIBILE 60 ÷ 87 % TEMPI DI RIENTRO DELL’INVESTIMENTO ÷ 5 ANNI

46 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

47 MACCHINA CONTINUA PER LA PRODUZIONE DELLA CARTA

48 PROCESSO DI ASCIUGATURA DELLA PATINA CON PANNELLI RADIANTI

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

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

51 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

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

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

54 ASCIUGATURA TESSUTI

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

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

57 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

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

59 Consumi, consumi specifici e risparmio energetico

60 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

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

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
(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 ÷ kcal/kWh Cicli combinati turbina a gas - turbina a vapore 1.400 ÷ kcal/kWh

64 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 = x 1000 / 8250 x 5000 = Sm3/anno

65 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%