CENTRALE COMPATTA DI COGENERAZIONE - Benefit · PDF fileNel caso della produzione diretta,...

Benefit s.r.l. – www.benefitcontent.com – [email protected] Galleria R.Guttuso, 5 – Migliarino Pisano – 56019 VECCHIANO (PI)

CENTRALE

COMPATTA DI COGENERAZIONE sistema innovativo per la produzione di calore ed energia,

bi-fuel alimentato a olio vegetale e/o pellets

[PRESENTAZIONE & B-PLAN per PIANO INDUSTRIALE]

I VANTAGGI E LE UNICITA’ DEI COGENERATORI

SONO GLI UNICI con MILIONI di ore di funzionamento in Europa

SONO GLI UNICI CHE NON USANO GASOLIO IN ACCENSIONE

SONO GLI UNICI CHE NON USANO UREA PER ABBATTERE I NOX

SONO GLI UNICI SUL MERCATO REALMENTE BI-FUEL


Biomasse per uso energetico ed energia da cogenerazione

S’intende per biomassa ogni sostanza organica derivante dalla fotosintesi clorofilliana,

processo mediante il quale le piante assorbono dall’ambiente circostante anidride

carbonica (CO2) e acqua, trasformandole, con l’apporto dell’energia solare e di sostanze

nutrienti del terreno, in materiale organico utile alla crescita.

Le Biomasse più utilizzate per la produzione di energia sono il legno e gli oli vegetali.

Le tecnologie scelte e qui proposte sono quelle della cogenerazione con motori a olio

vegetale e quelle della gassificazione di pellet.

Il Produttore è leader europeo per gli impianti di cogenerazione attraverso motori

alimentati a olio vegetale, modulabili attraverso un processo di gassificazione a pirolisi,

potendo diventare ad alimentazione bi-fuel. L’alto livello tecnologico e l’ottimo risultato

finale raggiunto sui mercati di tutta Europa rappresenta sicuramente la migliore realtà

dello stato dell’arte di queste tecnologie, nei rispettivi mercati. Il Produttore vanta

installazioni accreditate presso Utenti soddisfatti con oltre 250 sistemi installati in Europa

e con ben oltre 2 milioni di ore di esperienza di regolare funzionamento per la produzione

di energia elettrica e lo sfruttamento del calore (trasformabile anche in frigorie).


MOTORI ALIMENTATI AD OLIO VEGETALE.

Il continuo aumento della richiesta di energia, la crisi petrolifera, il caro petrolio e

l’incentivazione delle energie pulite e rinnovabili stanno facendo si che una delle tecnologie

che più troverà consensi per il futuro siano i motori endotermici alimentati ad Olio Vegetale.

Nessuna innovazione visto che l’inventore del motore diesel (Rudolph Diesel, anno 1892),

per alimentare la sua invenzione usava olio di arachidi. L’olio vegetale, utilizzato come

combustibile, rappresenta sicuramente una fonte rinnovabile ed è sinonimo di energia pulita.

Coltivare prodotti agricoli per produrre energia, dirottare i raccolti di colture come mais, soia,

barbabietole e girasoli dalla tavola alle centrali, per ridurre le emissioni di gas effetto serra

rappresentano opportunità non solo per aiutare l’ambiente, ma anche per diversificare le

attività agricole, oltre che un nuovo sbocco economico e commerciale per gli agricoltori.

Tutto questo grazie alle energie rinnovabili generate dalle biomasse. Impianti di simile natura

presentano interessanti vantaggi per il comparto agricolo: produrre sul posto energia elettrica

e calore sufficienti per l’approvvigionamento di aziende di piccole e medie dimensioni,

significa ridurre le emissioni, abbattere i costi ed esplorare nuove opportunità di reddito.

L’olio vegetale utilizzabile nei motori endotermici per produzione energetica può essere di

derivazione diretta dal seme oleaginoso o può derivare dal recupero e pulizia di oli vegetali

usati per altri scopi. Nel caso della produzione diretta, generalmente si utilizza l’olio di

colza, girasole, soia o palma.

Le diverse tipologie hanno caratteristiche fisiche, di potere calorifico e di costo che

differiscono tra loro. L’esperienza acquisita nei vari test, di laboratorio ed industriali, eseguiti

negli ultimi vent’anni hanno permesso di definire con precisione le caratteristiche specifiche

dei biocombustibili ed i risultati ottenibili in ambito energetico.

.L’Olio Vegetale è, quindi, un biocombustibile ottenuto dalla spremitura di semi di

oleaginose quali ad esempio girasole, colza e soia.


Gruppo di cogenerazione alimentato a olio vegetale (Dati tecnici di sintesi, di esempio)

Potenza nominale: 350 kW

Potenza elettrica resa: 260 kW

Potenza termica resa: 220 kW

Consumo specifico indicativo 230 gr/kWh

Descrizione del gruppo di cogenerazione

Si tratta di un gruppo elettrogeno con motore Diesel opportunamente modificato per

l’utilizzo come combustibile degli oli vegetali (260 kW) e/o del Syngas (200 kW).

Per l’utilizzo dell’olio vegetale è presente un sistema di riscaldo a recupero di calore per il

serbatoio di stoccaggio del combustibile ed un ulteriore serbatoio di piccole dimensioni per il

trattamento del combustibile; il motore dispone inoltre di un sistema per il caricamento del

Syngas all’interno del motore.

La cogenerazione consiste nel recupero del calore sia dall’acqua di raffreddamento del

motore, con uno scambiatore a piastre per il raffreddamento della base del motore e dell’aria

dell’intercooler, sia dai fumi di scarico con uno scambiatore a fascio tubiero.

Un sistema di controllo integrato gestisce la logica di funzionamento, l’erogazione

dell’energia alla rete e le eventuali anomalie.


Componenti del sistema

Il gruppo di cogenerazione comprende:

1. motore + alternatore su basamento

2. kit recuperi termici ad acqua calda

3. sistema di dissipazione termica d’emergenza

4. gruppo quadri con sezioni di potenza, di comando con protezioni e di misura

5. apparato di condizionamento e gestione del combustibile

6. n. 2 serbatoi da 25.000 litri (o 1 da 50.000)

7. container insonorizzato ( solo se richiesto)

8. montaggi finali e collaudo

Dettagli tecnici

Motore Diesel da 260 kWe continui (modello MAN D26 a 1.500 giri/min),

modificato per il funzionamento ad olio vegetale, accoppiato ad alternatore sincrono Leroy-

Somer modello LSA 47.2 da 550 kVA (trifase 230/400 V, 50 Hz) con lanterna e supporti

antivibranti con i seguenti accessori:

regolatore elettronico di giri;

raffreddamento del motore ad acqua con circuito chiuso munito di pompa di ricircolo,

valvola di sicurezza e vaso di espansione a membrana,

sistema di lubrificazione con pompa ad ingranaggi, raffreddamento e doppio filtro;

sistema di avviamento a 24 volt completo di batterie;

protezione termica e sistema di sgancio sul generatore.

Kit recuperi termici sul circuito secondario ad acqua calda, con una temperatura massima

in uscita di 93°C (mediamente 87-93°C, formato da:

circuito idraulico passante su intercooler raffreddato ad acqua con valvola

termostatica a 3 vie ed elettropompa, potenzialità da intercooler 45 kW;


scambiatore a piastre acqua-acqua per il recupero del calore di raffreddamento

dell’acqua motore con potenzialità pari a 185 kW;

scambiatore a fascio tubiero in acciaio inox per recupero dai gas di scarico con

una potenzialità massima di 220 kWt e fornitura acqua calda a 93°C e sistema

automatico di by-pass fumi.

Sistema di dissipazione termica d’emergenza,

formato da:

- nr. 2 elettroradiatori per il raffreddamento d’emergenza dell’acqua a raffreddamento del

circuito primario motore ed intercooler.

Gruppo quadri elettrici con le sezioni di potenza, comando con protezioni e di Misura,

ciascuna con le seguenti caratteristiche:

a) la sezione di potenza è composta da:

- interruttore tripolare da 1000 A motorizzato a 24 V a protezione del generatore;

- sistema sbarre collettrici in rame a 4 poli (L1, L2, L3 e N) con possibilità di allacciamento

per cavi di potenza in ingresso ed in uscita;

- teleruttore per inserimento "neutro";

- piastre per introduzione cavi di controllo con guaine;


- morsettiere per cavi di controllo, copertura in vetro acrilico degli elementi sotto tensione;

spazio di riserva per ulteriori relè di protezione;

- riduttori di corrente (TA) per strumentazione;

b) la sezione comando con protezioni comprende:

- armadio metallico con grado di protezione esterno IP 40;

- microprocessore di comando e controllo;

- predisposizione per telecontrollo;

- spie indicatrici dello stato di servizio;

- sincronizzatore rete-gruppo;

- indicatori di temperature e pressione;

- contagiri e contaore;

- magnetotermici, fusibili e relè salvamotore;

- modalità di funzionamento MANUALE e AUTOMATICO.

- protezioni alla parte elettrica (secondo norma ENEL-DK5740) per:

minima tensione (27), massima tensione (59), guasto a terra statore (64S), massima corrente

(50-51), l'intervento di una delle protezioni provoca l'apertura del montante di macchina

relativo e/o lo spegnimento dei generatore;

la sezione di misura è formata da:

- n° 1 strumento multifunzione per misure delle seguenti grandezze elettriche:

tensione trifase e monofase

corrente su ciascuna fase

frequenza e cosfi e potenza attiva generata

potenza reattiva

sincronoscopio

ripartitore di carico


rampa carico/scarico potenza erogata

protezione per il ritorno d’energia

- n° 1 contatore U.T.F. con relativi TA e morsettiere sigillabili

Apparato di condizionamento e gestione del combustibile

serbatoio di preriscaldo olio vegetale da 400 litri con sensori e filtro

pompa e valvole alimentazione combustibile

sequenza dispositivi di riscaldo elettrici e ad acqua calda

n° 2 kit per serbatoi di stoccaggio da 25.000 litri formati da: sensore di livello

continuo, sonda di temperatura ed elettrovalvola per ricircolo acqua di riscaldo

N. 2 serbatoi da 25 mila litri con serpentina per riscaldo ad acqua calda

Serbatoio doppia parete per installazione fuori terra, capacità 25.000 litri, con serpentina per

il riscaldo con l’acqua di cogenerazione, rilevatore di perdite a depressione e misuratore di

livello pneumatico; predisposto per i sensori inclusi nell’apparato di condizionamento del

combustibile.


Container per installazione all’esterno in cemento armato

Container per alloggiamento gruppo di cogenerazione , incluso serbatoio di condizionamento

e quadri, con pareti termoisolanti e insonorizzanti corredato di:

silenziatori su ingresso e uscita aria dal container,

elettroventilatore per ventilazione container,

marmitta silenziatrice di tipo residenziale con raccordi e giunti (livello sonoro residuo

di 65 dB(A) a 7 m).


Sintesi dell’iniziativa proposta:

Descrizione delle iniziative da realizzare

Realizzazione di impianti di produzione energia elettrica in moduli da 260 kW (fino a 1

MW), funzionanti a olio vegetale proveniente preferibilmente da filiera Comunitaria

(tracciabilità europea).

Gli impianti saranno costituiti in moduli distinti e funzionanti autonomamente.

Ogni modulo sarà formato da un “gruppo elettrogeno” con le caratteristiche tecniche

sopra esposte (modulo preso in considerazione da 260 kW per la produzione di energia

elettrica partendo da olio vegetale).

Ogni gruppo elettrogeno sarà composto da un motore endotermico a ciclo 4 funzionante a

olio vegetale e/o Syngas della Man tipo D26 con potenza continua massima da 150 kWe h a

1MWe h con alimentazione a olio vegetale e da 185 kWe h a 950kWe h con alimentazione a

Syngas ( 95% Syngas e 5% olio vegetale), e da un generatore di corrente della Leroy-Somer

tipo LSA 47.2 con potenza da 300 KVA a 550 KVA e frequenza di 50 Hz per ogni modulo.

Per ogni installazione, è previsto un contratto di manutenzione che prevede il

pagamento da parte dell’utente di una tariffa per ogni kWe prodotto dall’impianto da

€0.020 a 0.024, tale tariffa garantisce sia l’intervento on site per la manutenzione

programmata come cambio olio etc, sia per la manutenzione straordinaria con

sostituzione di tutte le parti guaste fino anche al cambio del motore tutto ( dopo circa

30.000 ore di funzionamento). Nella tariffa è inoltre compresa una polizza assicurativa

che prevede la copertura del mancato guadagno in caso di produzione annuale inferiore

alle 7.500 ore o alle 8.000 ore ( a seconda della tariffa).

Inoltre siamo in grado di garantire il prezzo dell’olio per tre anni dietro stipula di

regolare contratto, fatti salvi gli aumenti Istat e gli aumenti eventuali sui costi di

trasporto dell’olio stesso.


In questo modo, dato che il tempo di ritorno dell’investimento è inferiore ai tre anni

come si evince dalle tabelle sotto allegate, garantirsi il costo fisso dell’olio significa

minimizzare al massimo il rischio d’impresa, ammortizzando l’investimento entro i tre

esercizi. L’investimento da parte dell’utente è reso ancora più sicuro e allettante a fronte

della possibilità di alimentare in futuro l’impianto anche a Syngas proveniente dalla pirolisi

del pellet. In questo caso bisognerà aggiungere un modulo aggiuntivo, cosiddetto di

“gassificazione”.

Il progetto ha tempi di realizzazione brevissimi ( tra i 3 e i 4 mesi) operando la messa in

esercizio dell’impianto ad olio vegetale che potrà, poi, essere convertito successivamente.

Di seguito si indica la suddivisione delle varie fasi :

FASE 1

Preparazione del progetto esecutivo e delle pratiche amministrative per l’ottenimento

dell’autorizzazione unica a produrre sulla “location” individuata. Attraverso questa fase si

realizzeranno tutte le azioni necessarie per addivenire alle 3 autorizzazioni necessarie e

indispensabili per poter partire con il progetto e cioè:

Dichiarazione di inizio attività a livello comunale (SCIA (ex-DIA) o in alternativa

autorizzazione unica a produrre attraverso conferenza di servizi a livello

provinciale).

Contratto ENEL per l’allaccio alla rete nazionale del manufatto e l’immissione in

rete dell’energia elettrica prodotta.

Qualifica IAFR ( Impianto alimentato a fonti rinnovabili) da parte del GSE

(Gestore Servizi Energetici) e successivo contratto quindicennale per l’acquisto

dell’energia elettrica immessa nella rete nazionale con modalità “tariffa unica

omnicomprensiva” che prevede una tariffa di 0.28 € per ogni KWe h prodotti

utilizzando biomasse legnose o oleose con tracciabilità europea.


FASE 2

Acquisto, installazione e messa in rete dei motori a cogenerazione (gruppi

elettrogeni) da un minimo di 260 kWe h ad un massimo di 1.000 kWe h circa.

Questi motori funzioneranno da subito con olio vegetale con tracciabilità europea e

consentiranno quindi di andare in produzione in pochi mesi garantendo la tariffa a 0.28 € per

ogni kWe/h prodotto.

L’investimento previsto per il progetto è meglio descritto nella tabella che segue in calce

(compreso di cabina) come valore di massima nel caso di un modulo da 260 kWe h.

Non sono incluse ovviamente in questi numeri i costi per la realizzazione delle eventuali

infrastrutture tecniche per il trasporto e la distribuzione del calore prodotto.

Per questi conteggi si è utilizzato il valore medio del kWh t (che è la decima parte di 1 mc),

che per l’utenza privata è di circa 0.6 € al mc ( 0.060 al kWh t); per l’utenza professionale e/o

industriale questo valore si abbassa anche fino a € 0.45 al mc (0.045 al kWh t).

Nella tabella che segue si è considerato di valutare il kWtermico al 50% del suo valore

minimo. La tabella ha lo scopo solo di riassumere i costi e i parametri che si sono utilizzati

nel piano economico industriale, senza considerare le imposte e le spese generali.

FASE 3

In una fase successiva (che potrà essere attivata dopo il payback dell’investimento o

immediatamente dopo quando per esempio il prezzo dell’olio vegetale non garantisse più la

capacità di remunerazione del progetto) si potrà integrare l’impianto con uno o più moduli di

gassificazione, che attraverso la pirolisi del pellets produrranno il Syngas che sostituirebbe

quasi completamente come combustibile l’olio vegetale ( 95% Syngas e 5% olio vegetale).


Acquisto installazione e messa in opera di un gassificatore a pirolisi per la produzione

di Syngas. (*)

L’investimento previsto per la FASE 3 ammonterebbe più o meno a circa € 1.900,00 +IVA

per ogni kWe h prodotto da Syngas con un minimo di 185 kWe h .

Per la resa economica precisa si rimanda al piano economico di dettaglio.

In questa area si vuole solo spiegare perché il progetto dal punto di vista economico migliora

con la FASE3 visto che dall’analisi del piano economico si evince subito della bontà del

progetto anche se questo terminasse con la FASE 2.

Da una più puntuale riflessione, si capisce però che la FASE 3 consente di abbassare

notevolmente i costi della materia prima che, per l’olio vegetale da filiera europea è di € 850

circa a tonnellata, con un fabbisogno a parità di produzione (es.520 kWeh annuo) di 957

tonnellate pari ad un costo di € 813.450 per ogni anno, mentre per il pellet il fabbisogno (

sempre prendendo a riferimento i 520 Kwe h) è di 2.640 ton/anno con un costo di produzione

dello stesso che tenendo conto di tutto è al massimo € 220 a tonnellata per un totale annuo

di € 580.800.

Questa differenza di circa 230 mila euro/anno, è in grado di coprire in poco meno di 4 anni il

maggiore costo dell’impianto e che quindi dopo il quarto anno permette di essere più

remunerativo di circa 250.000 euro anno, per tutti gli anni successivi fino al compimento del

progetto ( quindici anni totali di diritto di accesso alla tariffa del GSE).

Inoltre il costo della materia prima legnosa dà sicuramente più garanzie di stabilità

rispetto all’olio vegetale sul quale difficilmente si possono fare previsioni con scadenza

più lunga dei 3-5 anni.

(*) Il modulo di pirogassificazione che può essere aggiunto al cogeneratore

sarà importato dal produttore in Italia non prima della fine del 2011.


cogeneratore olio cogeneratore olio

olio europeo olio europeo

impianto di cogenerazione da ca.260 kWe da ca.260 kWe da ca.520 kWe

potenza in kW 250,00 500,00

ore di funzionamento anno 8.000,00 8.000,00

kWh prodotti 2.000.000,00 4.000.000,00

consumo in gr per kW prodotto kg ora 234,00 234,00

Costi di funzionamento

costo manutenzioni (euro/kWh) 0,024 0,024

costo annuo manutenzioni (euro) 48.000,00 96.000,00

Consumo olio di colza in ton (DIN.51605) 460 920

costo combustibile alla ton 850,00 850,00

costo annuo combustibile 391.000,00 782.000,00

costo annuo leasing (ammortam. a 10 anni) 39.000,00 65.500,00

oneri finanziari 2.340,00 3.930,00

Costi totali 480.340,00 947.430,00

Ricavi 0,28 0,28

valore certificato verde 0,194 0,194

valore energia elettrica 0,086 0,086

valore energia elettrica in autoconsumo 0,140 0,140

autoconsumo (kWh) 0 0

venduti (kWh) 2.000.000 4.000.000

ricavo certificato verde 388.000,00 776.000,00

ricavo energia elettrica 172.000,00 344.000,00

0,00 0,00

TOTALE 560.000,00 1.120.000,00

Ricavi – costi 79.660,00 172.570,00

Energia termica in Kw t 220,00 440,00

ore/anno 8.000,00 8.000,00

kWt prodotti in un anno 1.760.000,00 3.520.000,00

termico consumato in autoconsumo in Kwt 0,00 0,00

valore medio pagato €/ Kw t 0,04531 0,04531

valore medio in vendita €/ Kw t 0,0227 0,0227

Termico residuo in Kwt 1.760.000,00 3.520.000,00

valore termico residuo €/Kwt 0,023 0,023

Valore del termico residuo totale 39.868,66 79.737,31

Totale Ricavo energia elettrica + termica 119.528,68 252.307,33

Costo investimento 320.000,00 580.000,00

Tempo di ritorno (anni) 3,29 2,75

Tempo di ritorno con termico 2,46 2,06

Cabina, trasform, quadri elettr.certificaz. 70.000,00 75.000,00 Totale 390.000,00 655.000,00

Iva esclusa (20%) € 78.000,00 € 131.000,00


BBEENNEEFFIITT ddiissttrriibbuuiissccee ee aassssiissttee,, iinn IIttaalliiaa,, iinn EEuurrooppaa

ee nneeii ppaaeessii ““MMeerrccoossuurr”” aanncchhee::

FILTRI D’ABBATTIMENTO

FUMI per la riduzione di: Fumi

PM10

Rumore

Consumi di carburante

PENSILINE

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con ricarica

per veicoli elettrici

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energetico della componente

elettrica dei costi di

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COPYRIGHT –III Edizione Marzo 2011

È vietata la copia, la riproduzione, la divulgazione anche parziale del presente documento senza autorizzazione.

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