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UN’OPPORTUNITA’ PER “LA NUOVA” L’INDUSTRIA ITALIANA

Ing. Francesco Lambri

Milano, 3 marzo 2016

LA COGENERAZIONE: CGT Energia

home

2

DEFINIZIONE •Tecnologie •Bilancio energetico

SOSTENIBILITA’ ECONOMICA AMBIENTALE •Case study

L’ENERGIA EFFICIENTE.

COGENERAZIONE. Milano, 3 marzo 2016

TECNICA •Applicazioni •Utilizzo energia termica •Componenti impianto

3

1

home

1 DEFINIZIONI

home 1> INTRODUZIONE

Definizioni ex-direttiva 2012/27/UE

3

Il rapporto tra un risultato in termini di rendimento, servizi, merci o energia e l'immissione di energia.

COGENERAZIONE

RISPARMIO ENERGETICO

EFFICIENZA ENERGETICA

Quantità di energia risparmiata, determinata mediante una misurazione e/o una stima del consumo prima e dopo l'attuazione di una misura di miglioramento dell'efficienza energetica, assicurando nel contempo la normalizzazione delle condizioni esterne che influiscono sul consumo energetico.

La produzione simultanea, nell'ambito di un unico processo, di energia termica e di energia elettrica o meccanica.

L’energia termica può essere recuperata sotto diverse forme, anche contemporanee:

• Acqua calda • Acqua surriscaldata • Olio diatermico

• Vapore • Acqua refrigerata

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• Turbina a gas a ciclo combinato con recupero di calore

• Turbina a vapore a contropressione

• Turbina di condensazione a estrazione di vapore

• Turbina a gas con recupero di calore

• Motore a combustione interna

• Microturbine

• Motori Stirling

• Pile a combustibile

• Motori a vapore

• Cicli Rankine a fluido organico

La scelta della tecnologia è dettata dalla potenza richiesta e dall’uso dell’energia termica resa disponibile.

1> INTRODUZIONE 4

COGENERAZIONE Principali tecnologie adottate

home 1> INTRODUZIONE 5

Energia Elettrica

Energia termica

* fossile o rinnovabile

PRODUZIONE

COMBINATA

COMBUSTIBILE*

44

Tot.

87/100

REND.

87%

13

100 43

dispersione

RISPARMIO di 49 unità, pari

al 33% di Energia Primaria!

Impianto CHP

Cogenerazione

PRODUZIONE

SEPARATA

149

98

51

54

8

58%

REND.

dispersione

dispersione

Tot.

87/149

44

43

COMBUSTIBILE* Impianti tradizionali

Bilancio energetico

home 1> INTRODUZIONE 6

2 Sostenibilità economica ambientale

home

Il prezzo dell’energia elettrica in Europa

2> CASE STUDY 7

Figura 4. Prezzi dell’energia elettrica per I consumatori industriali con consumo annuo compreso tra 2.000 e 20.000 MWh.

Prezzi al lordo delle imposte.

Fonte: Elaborazione AEEGSI su dati Eurostat.

L’Italia è di 43 €/MWhe sopra la media (+33%)

home 2> CASE STUDY 8

Il prezzo del gas naturale in Europa

Figura 6. Prezzi del gas naturale per i consumatori industriali con consumo annuo compreso tra 100.000 e 1.000.000 GJ, ovvero tra 2,6 e 26,3 M(m³).

Prezzi al lordo delle imposte C€/m ³: anno 2014

Fonte: Elaborazione AEEGSI su dati Eurostat.

L’Italia è di 5 c€/m3 sotto la media (-12%)

home 2> CASE STUDY 9

L’analisi dei consumi

1.900.000 m3/y produzione P media = 3.000 kWt (Vapore)

500.000 m3/y lavaggi, degasatore, preriscaldo condense

P media = 600 kWt

300.000 m3/y riscaldamento invernale P media = 800 kWt

ELETTRICI 8

.15

0 M

Wh

e

TERMICI

2.7

00

.00

0 m

3/y

home 2> CASE STUDY 10

L’analisi dei consumi

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

1

25

2

50

3

75

4

10

05

1

25

6

15

07

1

75

8

20

09

2

26

0

25

11

2

76

2

30

13

3

26

4

35

15

3

76

6

40

17

4

26

8

45

19

4

77

0

50

21

5

27

2

55

23

5

77

4

60

25

6

27

6

65

27

6

77

8

70

29

7

28

0

75

31

7

78

2

80

33

8

28

4

85

35

kWh

e

Curva di durata Energia Elettrica 2012

1.900.000 m3/y produzione P media = 3.000 kWt (Vapore)

500.000 m3/y lavaggi, degasatore, preriscaldo condense

P media = 600 kWt (Acqua calda)

300.000 m3/y riscaldamento invernale P media = 800 kWt (Acqua calda)

ELETTRICI 8

.15

0 M

Wh

e

TERMICI

2.7

00

.00

0 m

3/y

home 2> CASE STUDY 11

Dimensionamento impianto

Ore funzionamento/anno: 5.275

CG170-12

Dati tecnici Potenza [kW] Rendimento [%]

Elettrica 1.200 43,7%

Gas di scarico raffreddati a 120°C 581 21,1%

Raffreddamento circuiti motore 608 22,1%

Aftercooler 2° stadio 106 3,9%

TOTALE 2.495 90,8%

home

Risultato del risparmio energetico

2> CASE STUDY 12

SENZA COGENERAZIONE

CON COGENERAZIONE CGT

EE acquistata [MWhe/y] 8.150 2.265

EE autoprodotta [MWhe/y] - 5.885

GN caldaie [Sm3/y] 2.700.000 2.080.000

GN cogeneratore [Sm3/y] - 1.390.000

home

Risultato del risparmio energetico

2> CASE STUDY 13

home

Ricavi[€] Costi variabili [€] Margine

orario [€/h] Risparmio annuo [€]

Mancato acquisto EE

EE export Mancata produzione

Energia Termica GN Coge MO coge

Costo olio

Costo urea

P 166 0 35 114 9,5 1,0 0,7 76 152.678

OP 145 0 37 108 9,5 1,0 0,7 63 205.924

358.602

+ TEE 63.161

Risultato del risparmio economico

2> CASE STUDY 14

Margine medio: 68 €/h = 57 €/MWhe = ridurre il prezzo dell’energia elettrica di 14 €/MWhe (-11%) rispetto al valore medio europeo

ORE DI FUNZIONAMENTO

Peak 2.021

Off Peak 3.254

Tot 5.275

home

Risultato globale

2> CASE STUDY 15

ENERGETICO/ EMISSIVO

ECONOMICO

1.100 tCO2/y

470 Tep/y

360.000 €/a Payback 3 anni

home

3 TECNICA

home

• Impianti di cogenerazione, bilancio energetico e configurazioni

• Principali applicazioni in cogenerazione e componenti principali di impianto.

3> TECNICA 17

Argomenti principali

home

Andamento medio dei flussi energetici in un gruppo di cogenerazione alimentato a gas

Bilancio energetico

3> TECNICA 18

IRRAGIAMENTO MOTORE 2 %

CALORE RAFFREDDAMENTO

MOTORE 22 %

CALORE AFTERCOOLER

3 %

RECUPERO DAI GAS DI SCARICO

22 %

PERDITE ALTERNATORE

1 %

PERDITE AL CAMINO

7 %

ENERGIA IMMESSA

ATTRAVERSO IL COMBUSTIBILE

100 %

ENERGIA ELETTRICA

43 %

home

Analizzeremo in dettaglio gli schemi termici a blocchi per le applicazioni termiche sopra riportate Vedremo la definizione dei componenti principali di un impianto Vedremo alcuni schemi P&I ed unifilari elettrici tipici

Applicazioni in cogenerazione

3> TECNICA 19

1.

2.

3.

Cogenerazione per produzione di acqua calda BT

Cogenerazione per produzione di acqua calda BT e vapore

Cogenerazione per produzione di acqua calda BT, acqua fredda e vapore

home 3> TECNICA 20

Schema recupero termico

home 3> TECNICA 21

Schema recupero termico

BILANCIO TERMICO - PRODUZIONE DI ACQUA CALDA E VAPOREMOTORE MODELLO:

potenza elettrica kW RENDIMENTI:

potenza termica alta T kW raff. °C Rendimento elettrico

potenza termica bassa T kW

potenza termica intercooler LT kW Rendimento termico (H2O + olio + ECO)

Rendimento termico (gas scarico)

Rendimento termico complessivo

kW Portata gas di scarico kW kW

kg/h

°C °C °C °C °C

bar °C

Pressione vapore Ritorno condense

kg/h Portata vapore

all'utilizzo

°C

kW

acqua impianto °C

t/h

164

90

658

51,1

77

85

120

10

58

75 83,7 431 199

5434

25,45%

18,79%

44,24%

517 381

82

594

1 x CG170-12 E 1000kW TA Luft

1000

439 164 42,84%

CALDAIA VAPOREACQUA CAMICIE MOTORE

OLIO MOTORE ECO VAPORE

ECO ACQUA

home 3> TECNICA 22

Schema recupero termico

BILANCIO TERMICO - PRODUZIONE DI ACQUA CALDA E VAPOREMOTORE MODELLO:

potenza elettrica kW RENDIMENTI:

COP

potenza termica alta T kW raff. °C Rendimento elettrico

potenza termica bassa T kW

potenza termica intercooler LT kW Rendimento termico (H2O + olio + ECO)

Rendimento termico (gas scarico)

Rendimento termico complessivo

kW Portata gas di scarico kW kW

kg/h

°C °C °C °C °C

bar °C

Pressione vapore Ritorno condense

kg/h Portata vapore

°C

kW

acqua impianto

kW t/h

°C

all'utilizzo

°C °C

t/h

Portata acqua impianto

594

freddo 0,70

42,84%

caldo

1 x CG170-12 E 1000kW TA Luft

1000

439 164 42,84%

164

25,45%

18,79%

44,24%

517 381 58

17,81%

18,79%

36,60%

75 83,7 431 199

10

7 12

71,5

82

90

658

51,1

77

416

85

120

5434CALDAIA VAPOREACQUA CAMICIE

MOTOREOLIO MOTORE ECO VAPORE

ASSORBITORE FRIGORIFERO

ECO ACQUA

home 3> TECNICA 23

Definizioni componenti di impianto

1

Layout 1 Layout 2

Motore a gas 1.

home 3> TECNICA 24

Definizioni componenti di impianto

2

Layout 1 Layout 2

Motore a gas

Generatore

1.

2.

home 3> TECNICA 25

Definizioni componenti di impianto

3

Layout 1 Layout 2

Motore a gas

Generatore

Filtro aria

1.

2.

3.

home 3> TECNICA 26

Definizioni componenti di impianto

4

Layout 1 Layout 2

Motore a gas

Generatore

Filtro aria

Trasformatore

1.

2.

3.

4.

home 3> TECNICA 27

Definizioni componenti di impianto

5

Layout 1 Layout 2

Motore a gas

Generatore

Filtro aria

Trasformatore Modulo di recupero termico dai gas di scarico

1.

2.

3.

4.

5.

home 3> TECNICA 28

Definizioni componenti di impianto

6

Layout 1 Layout 2

Motore a gas

Generatore

Filtro aria

Trasformatore Modulo di recupero termico dai gas di scarico

Modulo di recupero termico BT dai circuiti motore

1.

2.

3.

4.

5.

6.

home 3> TECNICA 29

Definizioni componenti di impianto

7

7

Layout 1 Layout 2

Motore a gas

Generatore

Filtro aria

Trasformatore Modulo di recupero termico dai gas di scarico

Modulo di recupero termico BT dai circuiti motore

Marmitta

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

home 3> TECNICA 30

Definizioni componenti di impianto

8

8

Layout 1 Layout 2

Motore a gas

Generatore

Filtro aria

Trasformatore Modulo di recupero termico dai gas di scarico

Modulo di recupero termico BT dai circuiti motore

Marmitta

DeNox-catalizzatore

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

home 3> TECNICA 31

Definizioni componenti di impianto Layout 1 Layout 2

9

Motore a gas

Generatore

Filtro aria

Trasformatore Modulo di recupero termico dai gas di scarico

Modulo di recupero termico BT dai circuiti motore

Marmitta

DeNox-catalizzatore

Linea gas

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

home 3> TECNICA 32

Definizioni componenti di impianto

10

Layout 1 Layout 2

Motore a gas

Generatore

Filtro aria

Trasformatore Modulo di recupero termico dai gas di scarico

Modulo di recupero termico BT dai circuiti motore

Marmitta

DeNox-catalizzatore

Linea gas

Serbatoio olio

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

home 3> TECNICA 33

Definizioni componenti di impianto

11

Layout 1 Layout 2

Motore a gas

Generatore

Filtro aria

Trasformatore Modulo di recupero termico dai gas di scarico

Modulo di recupero termico BT dai circuiti motore

Marmitta

DeNox-catalizzatore

Linea gas

Serbatoio olio

Quadro elettrico

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

home 3> TECNICA 34

Definizioni componenti di impianto

12

Layout 1 Layout 2

Motore a gas

Generatore

Filtro aria

Trasformatore Modulo di recupero termico dai gas di scarico

Modulo di recupero termico BT dai circuiti motore

Marmitta

DeNox-catalizzatore

Linea gas

Serbatoio olio

Quadro elettrico

Quadro MT

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

home 3> TECNICA 35

Definizioni componenti di impianto

13

Layout 1 Layout 2

Motore a gas

Generatore

Filtro aria

Trasformatore Modulo di recupero termico dai gas di scarico

Modulo di recupero termico BT dai circuiti motore

Marmitta

DeNox-catalizzatore

Linea gas

Serbatoio olio

Quadro elettrico

Quadro MT

In ventilazione

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

home 3> TECNICA 36

Definizioni componenti di impianto

14

14

Layout 1 Layout 2

Motore a gas

Generatore

Filtro aria

Trasformatore Modulo di recupero termico dai gas di scarico

Modulo di recupero termico BT dai circuiti motore

Marmitta

DeNox-catalizzatore

Linea gas

Serbatoio olio

Quadro elettrico

Quadro MT

In ventilazione

Out ventilazione

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

home 3> TECNICA 37

Definizioni componenti di impianto

15 15

Layout 1 Layout 2

Motore a gas

Generatore

Filtro aria

Trasformatore Modulo di recupero termico dai gas di scarico

Modulo di recupero termico BT dai circuiti motore

Marmitta

DeNox-catalizzatore

Linea gas

Serbatoio olio

Quadro elettrico

Quadro MT

In ventilazione

Out ventilazione

Radiatore dissipatore

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

home 3> TECNICA 38

Definizioni componenti di impianto

Motore a gas

Generatore

Filtro aria

Trasformatore Modulo di recupero termico dai gas di scarico

Modulo di recupero termico BT dai circuiti motore

Marmitta

DeNox-catalizzatore

Linea gas

Serbatoio olio

Quadro elettrico

Quadro MT

In ventilazione

Out ventilazione

Radiatore dissipatore

Degasatore

16

Layout 1 Layout 2

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

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Grazie

Francesco Lambri Sales Engineer E-mail: flambri@cgt.it Mobile: +39.348.85.94.032