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Codice doc.:
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 [email protected] 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