Intervista

Alberto Ghidoni Sales Application Manager Steam & Power TURBODEN

 

 

 

In ambito cogenerazione ad alto rendimento per l’industria, che applicazione tecnologica propone Turboden?

Numerose industrie manifatturiere, operanti in molteplici settori come quello agroo-food, cartario, chimico-farmaceutico, tessile, gomma ecc., presentano unitamente al fabbisogno elettrico un elevato consumo termico sotto forma di vapore.

STEAM & POWER ORC SYSTEM ® (ST&P) è il nuovo impianto Organic Rankine Cycle(ORC) di Turboden, società del gruppo Mitsubishi Heavy Industries, in grado di generare vapore ed energia elettrica.

Una tecnologia ideata e realizzata per soddisfare le richieste energetiche di un’area del mercato della cogenerazione non coperta da altre soluzioni tecnologiche: ST&P permette di ottenere un’elevata produzione di vapore in cogenerazione (da 5 a 40 t/h di vapore con pressione da 4 e 30 bar) insieme alla generazione elettrica (da 500 kW e 5 MW) e garantisce un’efficienza termo-elettrica pari al 92%, anche a carichi parziali (fino al 20% della potenza nominale), produce calore ad alta temperatura ed è ideale per processi ad elevato consumo di vapore (o di altri fluidi ad alta temperatura, come acqua surriscaldata, olio diatermico, aria calda).

Lo Steam&Power si presta inoltre a lavorare in ciclo combinato a valle di turbine a gas oppure in parallelo a motori endotermici. Quest’ultimo è il caso sviluppato per l’azienda Cereal Docks, leader nella produzione di ingredienti come farine, oli e lecitine, derivati da semi oleosi e cereali destinati ai settori alimentare, farmaceutico, cosmetico, tecnico, energetico e per la nutrizione animale.

Presso uno dei sei stabilimenti produttivi verrà installato un impianto STEAM & POWER ORC SYSTEM ® da 1,4 MWe e 10,5 t/h di vapore che funzionerà in parallelo a un motore endotermico da 3,3 MWe così da soddisfare il 100% del fabbisogno elettrico e del base load termico di processo.

L’impianto ST&P è costituito da una caldaia a scambio diretto, alimenta a gas naturale sviluppata da Turboden, che riscalda ed evapora un fluido organico di lavoro; quest’ultimo espande nella turbina ORC e genera energia elettrica per mezzo di un alternatore. Successivamente, in fase di condensazione del fluido, il Sistema Steam & Power produce vapore a media pressione.

L’alto grado di flessibilità e la capacità di bruciare combustibili di scarto rende ST&P la soluzione migliore per svariati processi produttivi. La caldaia può infatti essere alimentata a gas naturale ma anche a biomassa, combustibili fossili o qualsiasi refluo solido, liquido o gassoso proveniente dal processo, permettendo così la riduzione dei problemi legati allo smaltimento degli scarti di lavorazione con un conseguente risparmio sui costi di combustibile.

A questi vantaggi si aggiungono bassi costi di esercizio e manutenzione, emissioni di CO2 ridotte al minimo, un payback time di investimento inferiore a 3 anni e, grazie all’altissima efficienza, elevati incentivi governativi CAR.

Punto sul quale soffermarsi descrivendo questa nuova soluzione cogenerativa è la manutenzione. Il ciclo Rankine organico si distingue per la semplicità tecnologica della turbina dovuta alle caratteristiche del fluido organico che permette di lavorare a basse pressioni con conseguente limitato regime di giri (3,000 al minuto) e pochissima usura. Il resto dell’impiantistica è costituito da caldaia, pompe e scambiatori che con una normale manutenzione ordinaria non presentano particolari esigenze manutentive. Tutto ciò, unito all’elevata automazione dell’impianto che grazie al sistema di supervisione integrato non necessita di alcun supervisore o operatore fisso in loco, si traduce in un’elevata disponibilità dell’impianto, mediamente superiore al 98%, bassi costi di manutenzione (di molto inferiori rispetto alle tecnologie alternative presenti sul mercato), assenza di manutenzioni straordinarie a metà vita dell’impianto, notoriamente molto onerose e che prevedono importanti fermi macchina, e una vita utile molto elevata (25/30 anni).

Tra le referenze, oltre alla già citata Cereal Docks, Turboden può vantare l’azienda comunale Centrale del Latte di Brescia, che ha scelto STEAM & POWER ORC SYSTEM ® per aumentare l’efficienza complessiva del processo di pastorizzazione del latte a lunga conservazione: l’impianto, fornito chiavi in mano, produrrà circa 700 kW di energia elettrica e 5 t/h di vapore a 15 bar.

 

Ingegnere Ghidoni, poco fa ci parlava della possibilità di sfruttare combustibili alternativi o di installare il vostro sistema a valle di turbine a gas. Può spiegarci meglio le due configurazioni?

Come abbiamo detto, un impianto di cogenerazione Steam&Power nella sua configurazione standard è alimentato a gas naturale, ovvero il modulo ORC è accoppiato ad una caldaia a scambio diretto che provvede all’evaporazione del fluido organico di lavoro che poi espanderà in turbina.

Il sistema Steam&Power offre la possibilità di integrare o sostituire completamente il gas naturale con altri combustibili quali biomasse, gas poveri (biogas, syngas,…), sottoprodotti da processi industriali, reflui, percolati, fanghi, waste in generale.

In questo caso al posto della caldaia a gas naturale (o in parallelo ad essa) viene installato un sistema di combustione adatto al combustibile disponibile, comprensivo di caldaia a recupero dove avviene lo scambio diretto tra i fumi di combustione e il fluido organico di lavoro. Le fasi successive del ciclo Rankine (espansione in turbina, condensazione e pompaggio) rimangono invariate.

La possibilità di poter utilizzare scarti di processo industriali come combustibile ha il duplice beneficio di ridurre notevolmente sia i costi di alimentazione dell’impianto che quelli di smaltimento dei rifiuti (come gestione e logistica).

Altra interessante possibilità applicativa dello Steam&Power è quella in ciclo combinato con una turbina a gas. In questo caso, nella caldaia a recupero di nostra fornitura avviene uno scambio diretto tra i gas di scarico del turbogas e il fluido organico che, come nel caso precedente con caldaia, espanderà in turbina generando energia elettrica per poi condensare e produrre vapore. Aggiungendo il Sistema ST&P come ciclo bottoming di un turbogas si ottiene un aumento della produzione di energia elettrica di circa il 15-20% conservando un’ottimale produzione di vapore.

Questo discorso acquista ancor più valore nel caso di turbine a gas che hanno superato i 10 anni di attività e che vedono concluso il diritto ai certificati bianchi. In questo caso sostituendo il vecchio generatore di vapore con lo scambiatore fumi/fluido organico e installando la nostra turbina ORC, si avrà diritto all’ottenimento dei certificati bianchi per ulteriori 10 anni su tutto l’impianto (turbogas + STEAM & POWER ORC SYSTEM ®), rendendo così l’investimento estremamente remunerativo e di veloce rientro economico.