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Aggiornamento : 18/04/2011

Le applicazioni a biomassa solida con moduli ORC

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Turboden - Chi siamo

Turboden, leader europeo nella produzione di turbogeneratori ORC per la

generazione e cogenerazione di energia elettrica e calore da fonti rinnovabili

e da recupero di calore da processi industriali.

Fondata nel 1980 a Milano da Mario Gaia, professore di Energetica

dell’università Politecnico di Milano, che nel corso degli anni ha coinvolto in

azienda alcuni dei suoi studenti più brillanti.

Nel 1998 realizza il primo impianto a biomassa di piccola taglia (300kW) in

Svizzera (Biere). Ciò fa di Turboden precursone nelle mondo delle rinnovabili.

Nel 2009 entra a far parte di Pratt & Whitney (United Technologies

Corporation), leader mondiale nella progettazione, costruzione e

manutenzione di motori per aviazione, sistemi di propulsione spaziale e

turbine a gas industriali.

Oggi è inserita nella divisione Pratt & Whitney Power Systems (PWPS),

che sviluppa soluzioni basate su tecnologia ORC per la generazione di

energia elettrica da fonti rinnovabili, Turboden diventa partner strategico per

la fornitura di turbogeneratori di taglie e rendimenti differenti rispetto ai

sistemi di PWPS, Pure Cycle ®.

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Pratt & Whitney Power System

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Research

Center

Hamilton

Sundstrand

Pratt & Whitney

SikorskyUTC Power OtisCarrierUTC

Fire & Security

LargeEngines

SmallEngines

Aftermarket

MarineMobilePower

Heat to Electricity

Fortune 50 corporation$52.9mld di fatturato nel 2009

180 paesi206,700 dipendenti

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Turboden – Cosa facciamo

turbogeneratori standard: da 200 kW a 3 MW

soluzioni personalizzate: fino a 15 MW

turbogeneratori standard: da 200 kW a 3 MW

soluzioni personalizzate: fino a 15 MW

Progettiamo e sviluppiamo

turbogeneratori basati sulla tecnologia ORC

(Organic Rankine Cycle), per la

produzione combinata di energia elettrica e

calore, particolarmente adatti

alla generazione distribuita.

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elettricità

calore

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Turboden - 30 anni di esperienza

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1984: turbogeneratore ORC 40 kWel per applicazione solare a Perth, Australia

1987: turbogeneratore ORC a biomassa da 3 kWel, Milano

2008: turbogeneratore ORC per recupero calore da 3 MW, Belgio

1988: impianto geotermico ORC Turboden in Zambia

2009:Turboden festeggia i 100 impianti e i 100 MW installati

2010:Primo impianto oltreoceano

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Principio termodinamico: il Ciclo ORC

Il turbogeneratore utilizza l’olio diatermico ad alta temperatura per preriscaldare e vaporizzare un adatto fluido organico di lavoro nell’evaporatore (834). Il vapore organico espande nella turbina (45), che è direttamente collegata al generatore elettrico attraverso un giunto elastico. Il vapore passa attraverso il rigeneratore (59) e in questo modo preriscalda il fluido organico (28). Il vapore viene poi condensato nel condensatore (raffreddato dall’ acqua di raffreddamento) (961). Il liquido organico viene infine pompato (12) nel rigeneratore e da qui nell’evaporatore, completando così la sequenza di operazioni nel circuito chiuso.

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Perché un fluido organico con elevata massa molecolare anziché acqua?

Acqua

Molecole piccole che viaggiano

ad alta velocità

Erosione di parti metalliche e

delle palette della turbina

Turbina pluristadio ad alta

sollecitazione meccanica

ACQUA

Fluido organico

Flusso elevato e più lento

Maggiore diametro della

turbina

Minore usura nel tempo di

palette e parti metalliche

ACQUAFLUIDI ORGANICI CON ELEVATA MASSA

MOLECOLARE

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Il turbogeneratore ORC Turboden – vantaggi

Vantaggi tecnici

Alta efficienza del ciclo termodinamico

Elevata efficienza della turbina (fino 90 %)

Bassa sollecitazione meccanica della turbina, dovuta alla bassa velocità periferica

Basso numero di giri della turbina, tale da consentire il collegamento diretto al generatore elettrico senza interposizione di riduttore di giri

Mancanza di erosione delle palette della turbina, dovuta all’assenza di umidità negli ugelli

Vantaggi operativi / risultati

Semplicità nelle procedure di avviamento

Funzionamento automatico e continuo

Minima richiesta di manutenzione

Funzionamento silenzioso

Elevata affidabilità (Admont – più di 55,000

ore di funzionamento, affidabilità > 98%)

Funzionamento a carico parziale fino al

10% della potenza nominale

Alta efficienza anche a carico parziale

Richiesta di personale: circa 3-5 ore /

settimana

Lunga vita della macchina

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Layout - alcuni esempi

Layout del modello TURBODEN 7

Layout del modello TURBODEN 18

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Le quattro applicazioni

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BiomassaGli impianti cogenerativi con ORC Turboden consentono di produrre con ottima efficienza ed estrema semplicità di esercizio energia elettrica e calore da biomassa legnosa.La potenza dei turbogeneratori è generalmente compresa tra i 200 kW elettrici ed i 3 MW elettrici.

Recupero di CaloreGli ORC Turboden consentono di produrre energia elettrica recuperando calore da processi industriali e in cicli combinati. La potenza dei turbogeneratori Turboden in questo ambito è generalmente compresa tra i 600 kW e i 5 MW elettrici.

GeotermiaGli ORC Turboden/PureCycle® consentono di produrre energia elettrica da risorse geotermiche a temperatura medio-bassa, generalmente tra i 90°C e I 180°C. La tecnologia ORC è particolarmente adatta per lo sfruttamento di fonti geotermiche a medio-bassa entalpia. Convenienza economica per potenze elettriche installate oltre i 250 kWel e temperatura dell’acqua sopra i 90°C.

Solare TermodinamicoI turbogeneratori ORC Turboden consentono di trasformare l’energia termica raccolta dai collettori solari in energia elettrica, attraverso un ciclo termodinamico ad elevata efficienza. L’utilizzo di turbogeneratori ORC Turboden in applicazioni solari termodinamiche risulta economicamente conveniente a partire da una potenza elettrica installata di 1MW.

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Impianto ORC in un processo di cogenerazione da biomassa

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Impianto ORC – prestazioni

Efficienza elettrica lorda: circa 24%

Efficienza energetica totale: 98%

Efficienza elettrica lorda: circa 24%

Efficienza energetica totale: 98%

Energia termica dall’olio diatermico (o altri vettori di calore)

100 %

Da 18 a 24% Energia Elettrica alla rete

2 %Perdite termiche (irraggiamento e perdite del generatore)

da 80 a 74%

Calore ad utenze termiche

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Taglie Standard e prestazioni tipiche impianti CHP con split

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TURBODEN 6 CHP

TURBODEN 7 CHP

TURBODEN 10 CHP

TURBODEN 14 CHP

TURBODEN 18 CHP

TURBODEN 22 CHP

“split” “split” “split” “split” “split” “split”

Temperatura Nominale Circuito Alta Temperatura (entrata/uscita)

°C 310/250 310/250 310/250 310/250 312/252 312/252

Potenza Termica Circuito Alta Temperatura kW 2965 3485 4690 6130 8935 10975Temperatura Nominale Circuito Bassa Temperatura (entrata/uscita)

°C 250/130 250/130 250/130 250/130 252/132 252/132

Potenza Termica Circuito Bassa Temperatura kW 275 330 450 585 855 1045Potenza termica totale in ingresso kW 3240 3815 5140 6715 9790 12020

Temperatura Acqua Calda (entrata/uscita) °C 60/80 60/80 60/80 60/80 60/90 60/90Potenza Termica all’Acqua kW 2600 3060 4100 5350 7850 9630

Potenza elettrica attiva lorda kW 617 727 1001 1317 1862 2282Efficienza elettrica lorda 0,19 0,191 0,194 0,196 0,19 0,189Autoconsumi elettrici kW 30 38 51 62 87 107Potenza elettrica attiva netta kW 587 689 950 1255 1775 2175Efficienza elettrica netta 0,181 0,181 0,184 0,186 0,181 0,181

asincrono, asincrono, asincrono, asincrono, asincrono, asincrono,trifase, B.T.

400Vtrifase, B.T.

400Vtrifase, B.T.

400Vtrifase, B.T.

400Vtrifase, B.T.

660Vtrifase, B.T.

660V

Configurazione impianto Single Skid Single Skid Multiple Skid Multiple Skid Multiple Skid Multiple SkidConsumo Biomassa** Kg/h 1416 1667 2247 2935 4279 5254* Il sistema split Turboden permette di massimizzare la produzione elettrica a pari consumo biomassa.**Assumendo potere calorifico della biomassa = 2,6 kWh/kg ed efficienza della caldaia=0,88. La caldaia ad olio diatermico non è compresa nello scopo di

Taglie Standard e prestazioni tipiche di impianti CHP (cogenerativi) con split*

INPUT - Olio diatermico

OUTPUT - Acqua Calda

PRESTAZIONI

Generatore elettrico

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Turboden-Talento-Tecnologia-Territorio

Talento 1980 la visione del fondatore prof. Mario Gaia 150 collaboratori, di cui oltre 50 ingegneri specializzati

Territorio headquarter e produzione in Italia (a Brescia) R&D a Milano e Lecce primo impianto recupero calore a scambio diretto (Visano - BS) progetto pilota a Brescia H-REII finanziato dalla UE collaborazione con istituzioni e associazioni (Aper, Confindustria, università, Itabia, Egec, …)

Tecnologia 30 anni di esperienza nella progettazione e realizzazione turbine leader mondiale in applicazioni ORC a biomassa investimenti in R&D 2009 circa 8% del fatturato investimenti in brevetti circa € 50.000 annui contratti di ricerca affidati alle università nel 2008-2009 circa € 309.000

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Prima centrale Turboden a biomassa in Italia

T.C.V.V.V. - Il precursore!

Ciente: T.C.V.V.V. SpaApplicazione: teleriscaldamentoLuogo: Tirano (SO) ItalyModello ORC: T1100 CHPAvviamento: giugno 2003Potenza elettrica: 1,1 MWPotenza termica: 4,8 MW Temperatura acqua: 60°- 80°CTipo biomassa: cippato

13.000 t/anno di CO2 risparmiata valorizzazione risorse locali e fonti rinnovabili partenariato diffuso, oltre 230 soci

www.tcvvv.it

Case history

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Biogenera – il più recente avviamento Turboden

Ciente: Biogenera srl (Consiag, Comune Calenzano, Quadrifoglio)Applicazione: teleriscaldamentoLuogo: Calenzano (FI) ItalyModello ORC: T800 CHPAvviamento: marzo 2010Potenza elettrica: 800 kWPotenza termica: 3,5MW Temperatura acqua:60°- 80°CTipo biomassa: cippato

1.200 t/anno di CO2 risparmiata energia pulita a circa 1.500 utenze (appartamenti, edifici pubblici, piscine, palazzetto sport,…) legname di provenienza locale (entro i 50km)

www.consiag.it

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Prima centrale a biomassa in ToscanaCase history

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Centrale a biomassa nel TicinoCase history

Piopmen - Filiera a ciclo chiuso nel parco del Ticino

Cliente: Azienda Agricola Piopmen – I LeprottiApplicazione: Produzione di PelletLuogo: Abbiategrasso (MI) ItalyModello ORC: T200 CHPAvviamento: giugno 2010Potenza elettrica: 200 kWPotenza termica: 1 MW Temperatura dell’acqua (in/out): 60°- 80°CTipo di biomassa: cippato

1.800 t/anno di CO2 risparmiata legname da Consorzio forestale del Ticino e da altre aziende nel raggio di 20-30 km

www.leprotti.com

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Dalla lolla di riso calore ed energia elettricaCase history

Parboriz – prima applicazione innovativa a biomassa in Italia

Cliente : Parboriz SpaApplicazione: industriale (lavorazione del riso)Luogo: Mortara (PV) ItalyModello ORC: T600 CHPAvviamento: luglio 2008Potenza elettrica: 600 kWPotenza termica: 2.8 MW Temperatura dell’acqua (in/out): 60°- 80°CTipo di biomassa: lolla di riso parboiled

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Fiusis – elettricità da biomassa agricolaCase history

Fiusis – energia elettrica da potature di ulivo

Cliente : Fiusis srlApplicazione:agricolaLuogo: Calimera (LE)Modello ORC: 12 HRSAvviamento: dicembre 2010Potenza elettrica: 1MWPotenza termica:Temperatura dell’acqua (in/out): 25°-35°CTipo di biomassa: potature di ulivo e cippato

200.000 t/anno di cippato 8.000 MW/anno 4.500 t/anno di CO2 risparmiata

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Turboden – Un caso di successo

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R&D

Partecipazione a programmi di ricerca nazionali ed europei

Cooperazione con Università europee e centri di ricerca

Ottimizzazione cicli termodinamici

Selezione e controllo fluidi di lavoro

Progettazione termo-fluido-dinamica;

Programmazione e controllo del software di supervisione

Numerosi brevetti ottenuti

MARKETING/VENDITE

Valutazione della fattibilità tecnico-

economica di impianti ORC

Offerte personalizzate per massimizzare gli obiettivi economici e

ambientali

Sostegno per il raggiungimento di

incentivi pubblici per energie rinnovabili

DESIGN

Progettazione meccanica componenti

totalmente “in house”

Proprietary design e costruzione propria di

turbine ottimizzate ORC

STRUMENTI

• Programmi termo-fluido-dinamici

• FEA - Finite Element Analysis

• 3D CAD-CAM

• Analisi vibrazionale

MANUTENZIONE

Avviamento e commissioning

Manutenzione, assistenza tecnica e

gestione parti di ricambio

Monitoraggio a distanza & ottimizzazione della gestione degli impianti

PRODUZIONE

Fornitori selezionati di materiali e componenti

Controllo qualità & project management

Moduli montati in fabbrica per

minimizzare tempi di montaggio “in situ”

I punti di forza di Turboden

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(ultimo aggiornamento dati : gennaio 2010)

Turboden – facts & figures

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Turboden s.r.l. Via Cernaia, 10 - 25124 Brescia, Italia

tel +390303552001 - fax +390303552011 info@turboden.it www.turboden.it

C.F./P.I. IT02582620981

capitale sociale €1.800.000 i.v.R.I.: C.C.I.A.A. di Brescia 02582620981

REA 461817