EFFICIENZA ENERGETICA: QUANDO LA COGENERAZIONE MASSIMIZZA LA PRODUZIONE DI VAPORE

Oggi, il modo più semplice di risparmiare è ridurre gli sprechi.



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COGENERAZIONE

ibt groupLa cogenerazione permette di sfruttare il calore di scarto derivante dalla produzione di energia elettrica per ricavarne vapore e/o acqua calda per il processo ed il riscaldamento.
In particolare, la cogenerazione a turbina è particolarmente adatta al settore manifatturiero dell’industria alimentare in quanto rappresenta l’applicazione esemplare delle energie alternative a sostegno delle industrie altamente energivore, come quelle del food appunto, che presenta crescenti costi energetici e problemi di dispersioni termiche che potrebbero invece essere impiegate nei processi produttivi.

In particolare, la tecnologia cogenerativa a turbina “oil free”, ovvero senza liquidi lubrificanti al suo interno, offre ulteriori vantaggi all’industria alimentare rispetto a quelli tipici della cogenerazione, tra i quali: maggiore risparmio energetico, emissioni nocive tra le più basse, flessibilità del range di potenza offerta dalle soluzioni (da 0.03 fino a 5 MWe), e soprattutto la possibilità di produrre maggiore energia termica sotto forma di vapore rispetto alle tecnologie tradizionali.

La tecnologia cogenerativa “oil free”, di derivazione aerospaziale, è frutto di oltre dieci anni di ricerca della società americana Capstone Turbine Corporation, leader mondiale nei sistemi energetici con microturbine a gas, di cui IBT Group è partner esclusivo per l’Italia.
Il brevetto più importante di Capstone, infatti, che ne differenzia il suo prodotto da tutte le altre tecnologie cogenerative, è quello che fa riferimento alla completa assenza di olio lubrificante grazie all’impiego di cuscinetti ad aria (air-bearings) in grado di sostenere l’albero della turbina in rotazione senza contatto meccanico. I cuscinetti funzionano su un film d’aria che viene generato da particolari profili aerodinamici presenti sull’asse della turbina stessa.

Ne derivano numerose caratteristiche quali: una minore manutenzione, la tutela dell’ambiente grazie alla ridotta emissione di gas nocivi (NOx e CO), la modulazione da 0 a 100% della potenza elettrica data la velocità di rotazione variabile in funzione dell’energia elettrica prodotta e la possibilità di impiego con diversi combustibili.

Inoltre, gli impianti a turbina Capstone vengono gestiti secondo i più avanzati criteri ambientali e sono dotati di un servizio di manutenzione, garantito dallo stesso produttore, che vede impegnato personale tecnico qualificato che assicura la continuità, l’affidabilità e le costanti performance nel tempo dell’impianto. Grazie alla particolare tecnologia, anche il numero di operazioni dedicate alla manutenzione sono estremamente ridotte: ordinaria ogni 8.000 ore di funzionamento e straordinaria a 40.000 ore di funzionamento.

LA NUOVA APPLICAZIONE SPECIFICA PER L’INDUSTRIA ALIMENTARE

La ricerca costante nelle più innovative applicazioni nel settore della generazione energetica ad alta efficienza sta alla base della filosofia Capstone e di IBT Group, integratore di sistemi specializzato da oltre 13 anni nella generazione energetica ad alta efficienza. Nel corso degli anni IBT Group ha infatti sviluppato molteplici applicazioni per far fronte agli specifici bisogni di determinate industrie, come quella alimentare appunto, in quanto Capstone è l’unica turbina a gas ad alto rendimento che massimizza efficienza e risparmio energetico, grazie alla possibilità di produrre maggiore energia termica sotto forma di vapore rispetto alle tecnologie tradizionali.

Utilizzando la serie di turbine Capstone da 600, 800 e 1000 Kwe, IBT Group ha infatti messo a punto una soluzione che permette di massimizzare la produzione di vapore mediante l’impiego di una tecnologia di post-combustione dei gas di scarico esausti della turbina. Essi, oltre ad avere tenori di NOx e CO molto bassi ed ampiamente al di sotto dei limiti previsti dalle normative nazionali e regionali, presentano un contenuto di ossigeno pari a circa il 17%, che consente di utilizzarli come aria comburente a circa 300 °C all’interno di post-bruciatori che elevano la temperatura dei gas combusti fino ad un max di 700 °C. Tali gas, che rappresentano anche l’unico vettore termico di scarto delle turbine Capstone, vengono quindi utilizzati in una normale caldaia per la produzione di vapore saturo.
Il sistema così realizzato consente di usare tutta l’energia termica di scarto della turbina a gas Capstone, a differenza di quanto normalmente accade con le tecnologie tradizionali a motore alternativo, dove il recupero termico è molto inferiore, in quanto buona parte dell’energia termica si presenta sotto forma di acqua calda a circa 90 °C, proveniente dai circuiti di raffreddamento delle camicie e dell’olio lubrificante dei motori.
Le soluzioni cogenerative con Turbine Capstone serie C1000, equipaggiate con post-combustore e generatore di vapore, risultano quindi particolarmente vantaggiose per tutte le utenze industriali che non presentano la necessità di utilizzare acqua calda.

A titolo di esempio, riportiamo i dati relativi ad un impianto realizzato presso un’industria alimentare costituito da una turbina Capstone da 1.000 kWel alimentata a metano (316 smc/h a piena potenza) e da un nuovo generatore di vapore saturo della producibilità di 3000 kg/h di vapore saturo a 10 bar con ritorno condense a 90°C.
Il sistema realizzato prevede l’utilizzo di un bruciatore in vena d’aria (post-combustore) posto a monte del generatore di vapore il quale, iniettando del metano aggiuntivo in vena d’aria (121 smc/h), eleva la temperatura dei gas esausti in uscita dalla turbina @17% di O2 da 280°C a circa 450°C. Tale flusso viene poi convogliato nel generatore di vapore a recupero opportunamente dimensionato per la produzione di 3.000 kg/h di vapore @ 10 bar richiesto dal ciclo produttivo del cliente. Il modulo di recupero termico, previsto in opzione, è in grado di produrre acqua calda a 90 °C e 525 kWth nel periodo invernale con la possibilità di produrre 365 kWf di acqua refrigerata a 7 °C nel periodo estivo grazie ad un gruppo frigorifero ad assorbimento.
Il risparmio economico in questo caso è quantificabile in circa 330.000 Euro annui con un funzionamento di circa 5.320 ore/anno del sistema, mentre quello ambientale è di 206 TEP (tonnellate annue equivalenti di petrolio) ovvero circa 582 ton di CO2 non immesse in atmosfera, in altre parole come se si piantassero 200 ettari di boschi o si togliessero dalla circolazione circa 700 automobili all’anno.

Si tratta quindi dell’applicazione ideale per l’industria food & beverage, della trasformazione e lavorazione delle carni e del latte e per tutte le aziende che richiedono l’uso di vapore per i propri processi produttivi.

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