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20110414 point-energy day

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Case Study: “Cogenerazione a olio vegetale con abbinamento di una micro turbina ORC”

Case Study: “Cogenerazione a olio vegetale con abbinamento di una micro turbina ORC”


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  • 1. Cogenerazione ad olio vegetalecon abbinamento micro turbina ORC 14 aprile 2011Case history: impianto in fase di realizzazione presso Wienergy Srl Daniele Rossetti Amministratore Delegato Icenova Engineering Srl
  • 2. Indice dell’intervento- Panoramica sulla cogenerazione: definizioni e tecnologie- La cogenerazione a fonti rinnovabili- La cogenerazione ad olio vegetale- Valorizzazione energetica attraverso microturbine ORC- Case history: impianto a Rovereto con ORC
  • 3. La cogenerazione: definizioni- Cogenerazione: produzione e consumo contemporaneo di diverse forme di energia secondaria (energia elettrica e/o meccanica ed energia termica) partendo da ununica fonte (sia fossile che rinnovabile) attuata in un unico sistema integrato.- Vantaggi:- La generazione combinata consente di produrre la stessa quantità di elettrico + termico con minore energia primaria rispetto alla generazione separata (fino a -30%); 40% Energia elettrica- Risparmi economici 100% 40% Calore Energia utile- Accesso a sgravi fiscali e tariffe combustibile 15% Calore fumi incentivanti 5% Perdite
  • 4. La cogenerazione: tecnologie- Cicli a vapore: turbina a contropressione e coda a condensazione- Cicli a gas: turbina a gas- Cicli combinati: turbina a gas e turbina a vapore- Motori endotermici: a gas ciclo Otto o ad olio ciclo Diesel- Cicli ORC: turbina a vapore con Fonte: ENEA. fluido organico
  • 5. La cogenerazione a fonti rinnovabili- Biogas: dalla digestione anaerobica di residui vegetali o reflui animali: biomasse “umide”; inoltre: gas di discarica, valorizzazione reflui e scarti industriali legati a industria alimentare, frazione organica RSU. Combustione del biogas in motori endotermici ciclo Otto.- Biomasse ligno-cellulosiche: da filiere boschive o residui di lavorazione: biomasse “secche”. Combustione in caldaie a biomassa per alimentazione turbine ORC o turbine a gas (aria). Gasificazione e combustione del Syngas in motori endotermici o turbine a gas.- Olio vegetale: prodotto da piante oleaginose (girasole, soja, colza; alghe) mediante spremitura, estrazione o procedimenti analoghi, greggio o raffinato ma chimicamente non modificato. Combustione in motori endotermici ciclo Diesel.
  • 6. La cogenerazione a fonti rinnovabiliCrescita dal 1999 al 2009:+10,4% annuo # impianti+14,8% annuo potenza installata 7.631 GWh:+17,7% annuo energia elettrica 11,1% delle FERgenerata (+410% in 10 anni) 2,6% del totale EE 1.448 GWh: Oli e grassi, animali e vegetaliFonte: Rapporto statistico Biomasse anno 2010, GSE
  • 7. La cogenerazione a olio vegetaleOlio vegetale impiegato come combustibile: puro, ottenuto senza l’usodi solventi.Colture oleaginose: colza, girasole, soia, palma, jatropha, tabacco ecc. P.C.I. medio: 37 MJ/kg P.C.I. gasolio: 41 MJ/kg
  • 8. Problematiche- Rinnovabile / sostenibilità / CO2 – neutrale?- Forti oscillazioni di prezzo / speculazioni- Stagionalità della raccolta, difficoltà logistiche e movimentazione, deperimento- In competizione con impieghi alimentari 13/03/11: 1.400 US$/T 964 EUR/T Prezzi FOB Rotterdam, fonte: http://www.indexmundi.com
  • 9. Incentivi- Certificati Verdi: incentivo su produzione di EE.- Tariffa Omnicomprensiva: incentivo su produzione + vendita di EE.- Effetti speculativi: legati alla vendita della sola energia elettrica e dispersione in atmosfera del calore Interesse nel recupero del termico a seguire, laddove non vi siano le condizioni per l’utilizzo in loco del calore
  • 10. Valorizzazione energetica attraverso microturbine ORC- Caratteristiche: separazione del recupero termico:- a temperatura inferiore ai 90 ° da camice motore, i ntercooler e C olio (utile per teleriscaldamento)- a temperature da 400 a 450 ° dai fumi C Funzione cogenerativa mantenuta Incremento della resa elettrica complessiva dell’impianto
  • 11. Case History:Impianto di Rovereto (TN)
  • 12. Dati impianto- N. 4 motori endotermici da 400 kW elettrici / cad. autolimitati- Impianto di controllo delle emissioni e abbattimento NOx: SCR ad urea- Recupero termico camicie motori e raffreddamento olio (Bassa T): uso per TELERISCALDAMENTO- Recupero termico dai fumi (Media T): uso per ALIMENTAZIONE # 2 MICRO TURBINE ORC: 30 kW el / cad.
  • 13. Schematizzazione impianto di recupero ORC Micro turbina ORC
  • 14. Microturbina ORC Espansore Scroll: Dati tecnici: - 3.000 rpm - Rendimento: 10% - Potenza nominale: 10 e 30 kWel - Potenza di recupero a 30 – 45 ° C: 260 kW th - Fino a - 50% potenza input - Dimensioni: 2 m x 1 m, h 2 mMicroturbina ICENOVA da 30kWel
  • 15. Energia primaria introdottaConsumo specifico: 0,235 kg/kWhelPotenza elettrica: 1.600 kWelPCI olio vegetale: 37 MJ/kgOre annue funzionamento: 8.000 h/aEtot,input: 111.296.000 MJ/a
  • 16. Generazione energia elettrica – impiego energia termica ENERGIA ELETTRICA: COGENERATORE ENERGIA TERMICA: teleriscaldamentoPotenza elettrica: 1.600 kWel Potenza richiesta 600 kWOre annue funzionamento: 8.000 h/a Funzionamento: n.4 mesi, 2.880 h/aEEl,cogen: 46.080.000 MJ/a 24 h/gg ENERGIA TERMICA: ORC Eth,Telerisc: 6.220.800 MJ/a ETot, output = Eel,cogen + Eth,ORCPotenza richiesta: 600 kWth BILANCIO ENERGIA UTILIZZATA: + Eth,TeleriscaldamentoOre annue funzionamento: 8.000 h/a ETot, output: 69.580.800 MJ/aEth,ORC: 17.280.000 MJ/a Non conteggiati ma presenti: - Mesi intermedi di teleriscaldamento a funzionamento ridotto (processo produttivo su 3 turni) - Riscaldamento uffici del magazzino - Riscaldamento olio
  • 17. Bilancio energetico – rendimento 1° principio ENERGIA PRIMARIA INTRODOTTA: Etot,input: 111.296.000 MJ/a BILANCIO ENERGIA UTILIZZATA: ETot, output: 69.580.800 MJ/a Efficienza sfruttamento energia Etot,ouput /Etot,input del combustibile: η: 62,5%Non conteggiati ma presenti:- Mesi intermedi di teleriscaldamento a funzionamento ridotto (processo produttivo su 3 turni)- Riscaldamento uffici del magazzino- Riscaldamento olio
  • 18. ConclusioniLa cogenerazione ad olio è legata ai seguenti vantaggi:- Incremento dell’efficienza nella generazione elettrica globale: incremento ricavi dalla vendita alla T.O. ~ +3-4%- Energia generata senza incremento consumi: incremento margini ~ +20%- Maggiori margini: elasticità nei confronti delle oscillazioni di prezzo materia prima- Funzione cogenerativa mantenuta: separazione temperature- Possibile introduzione della trigenerazione: climatizzazione nei mesi estiviCriticità- Disponibilità e costo (valore assoluto e fluttuazione) dell’olio vegetale- Possibile speculazione eco-nomica e non eco-logica (ottimizzazione “ambientale” degli incentivi)
  • 19. Grazie e arrivederciDaniele RossettiIcenova Engineering Srlc/o Incubatore d’Impresa C.C.I.A.A.Via Legler 14, 24030 Brembate di Sopra (BG)+39 035 4158828www.icenova.eu