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Cogenerazione ad olio vegetalecon abbinamento micro turbina ORC
14 aprile 2011
Case history: impianto in fase di realizzazione presso Wienergy Srl
Daniele RossettiAmministratore DelegatoIcenova Engineering Srl
- Panoramica sulla cogenerazione: definizioni e tecnologie
- La cogenerazione a fonti rinnovabili
- La cogenerazione ad olio vegetale
Indice dell’intervento
- La cogenerazione ad olio vegetale
- Valorizzazione energetica attraverso microturbine ORC
- Case history: impianto a Rovereto con ORC
- Cogenerazione: produzione e consumo contemporaneo di diverse forme di energia secondaria (energia elettrica e/o meccanica ed energia termica) partendo da un'unica fonte (sia fossile che rinnovabile) attuata in un unico sistema integrato.
- Vantaggi:
La cogenerazione: definizioni
- Vantaggi:
- La generazione combinata consente di produrre la stessa quantità di elettrico + termico con minore energia primaria rispetto alla generazione separata (fino a -30%);
- Risparmi economici
- Accesso a sgravi fiscali e tariffe
incentivanti
100%Energia
combustibile
40% Energia elettrica
40% Calore utile
15% Calore fumi
5% Perdite
- Cicli a vapore: turbina a contropressione e coda a condensazione
- Cicli a gas: turbina a gas
- Cicli combinati: turbina a gas e
La cogenerazione: tecnologie
- 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 fluido organico
Fonte: ENEA.
- 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:
La cogenerazione a fonti rinnovabili
- 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.
La cogenerazione a fonti rinnovabili
Crescita dal 1999 al 2009: +10,4% annuo # impianti+14,8% annuo potenza installata+17,7% annuo energia elettrica generata (+410% in 10 anni)
7.631 GWh: � 11,1% delle FER� 2,6% del totale EE
Fonte: Rapporto statistico Biomasse anno 2010, GSE
generata (+410% in 10 anni) � 2,6% del totale EE
1.448 GWh:Oli e grassi, animali e vegetali
Olio vegetale impiegato come combustibile: puro, ottenuto senza l’uso di solventi. Colture oleaginose: colza, girasole, soia, palma, jatropha, tabacco ecc.
La cogenerazione a olio vegetale
P.C.I. medio: 37 MJ/kg
P.C.I. gasolio: 41 MJ/kg
- Rinnovabile / sostenibilità / CO2 – neutrale?
- Forti oscillazioni di prezzo / speculazioni
- Stagionalità della raccolta, difficoltà logistiche e movimentazione, deperimento
Problematiche
- In competizione con impieghi alimentari
13/03/11: 1.400 US$/T
964 EUR/T
Prezzi FOB Rotterdam, fonte: http://www.indexmundi.com
- 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
Incentivi
- 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
- Caratteristiche: separazione del recupero termico:
- a temperatura inferiore ai 90 °C da camice motore, i ntercooler e olio (utile per teleriscaldamento)
Valorizzazione energetica attraverso microturbine ORC
olio (utile per teleriscaldamento)
- a temperature da 400 a 450 °C dai fumi
Funzione cogenerativa mantenuta
Incremento della resa elettrica complessiva dell’impianto
Case History:
Impianto di Rovereto (TN)
- N. 4 motori endotermici da 400 kW elettrici / cad. autolimitati
- Impianto di controllo delle emissioni e abbattimento NOx: SCR ad urea
Dati impianto
- 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.
Schematizzazione impianto di recupero ORC
Micro turbina
ORC
Microturbina ORC
Espansore Scroll: Dati tecnici:
- 3.000 rpm
- Rendimento: 10%
- Potenza nominale: 10 e 30 kWel- 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 m
Microturbina ICENOVA da 30kWel
Energia primaria introdotta
Consumo specifico: 0,235 kg/kWhel
Potenza elettrica: 1.600 kWel
PCI olio vegetale: 37 MJ/kg
Ore annue funzionamento: 8.000 h/a
Etot,input: 111.296.000 MJ/a
Generazione energia elettrica – impiego energia termica
Potenza richiesta 600 kW
Funzionamento: n.4 mesi,
24 h/gg2.880 h/a
ENERGIA TERMICA: teleriscaldamento
Potenza elettrica: 1.600 kWel
Ore annue funzionamento: 8.000 h/a
E : 46.080.000 MJ/a
ENERGIA ELETTRICA: COGENERATORE
Non conteggiati ma presenti:
- Mesi intermedi di teleriscaldamento a funzionamento ridotto (processo produttivo su 3 turni)
- Riscaldamento uffici del magazzino
- Riscaldamento olio
24 h/gg2.880 h/a
Eth,Telerisc: 6.220.800 MJ/a
BILANCIO ENERGIA UTILIZZATA:
ETot, output: 69.580.800 MJ/a
ETot, output = Eel,cogen + Eth,ORC
+ Eth,Teleriscaldamento
EEl,cogen: 46.080.000 MJ/a
Potenza richiesta: 600 kWth
Ore annue funzionamento: 8.000 h/a
Eth,ORC: 17.280.000 MJ/a
ENERGIA TERMICA: ORC
Bilancio energetico – rendimento 1°principio
Etot,input: 111.296.000 MJ/a
ENERGIA PRIMARIA INTRODOTTA:
BILANCIO ENERGIA UTILIZZATA:
ETot, output: 69.580.800 MJ/a
Efficienza sfruttamento energia
del combustibile:
η: 62,5%
Etot,ouput /Etot,input
BILANCIO ENERGIA UTILIZZATA:
Non conteggiati ma presenti:
- Mesi intermedi di teleriscaldamento a funzionamento ridotto (processo produttivo su 3 turni)
- Riscaldamento uffici del magazzino
- Riscaldamento olio
La 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%
Conclusioni
- Maggiori margini: elasticità nei confronti delle oscillazioni di prezzo materia prima
- Funzione cogenerativa mantenuta: separazione temperature
- Possibile introduzione della trigenerazione: climatizzazione nei mesi estivi
Criticità
- Disponibilità e costo (valore assoluto e fluttuazione) dell’olio vegetale
- Possibile speculazione eco-nomica e non eco-logica (ottimizzazione “ambientale” degli incentivi)
Grazie e arrivederci
Daniele RossettiIcenova Engineering Srlc/o Incubatore d’Impresa C.C.I.A.A.Via Legler 14, 24030 Brembate di Sopra (BG)
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