Cogenerazione e trigenerazione – Il nuovo ST&P

Cshutterstock_191643152on sede a Brescia, Turboden è un’azienda italiana controllata dal gruppo Mitsubishi Heavy Industries (MHI), leader nella progettazione e realizzazione di impianti ORC (Organic Rankine Cycle) per generazione elettrica e termica. Le tradizionali applicazioni degli impianti ORC Turboden sono cogenerazione da biomassa, geotermia, recupero di calore da processi industriali e da gas esausti di motori primi, piccoli cicli combinati, termovalorizzazione di rifiuti e solare termodinamico.

L’azienda ha sviluppato un nuovo sistema di generazione combinata di energia elettrica e calore pregiato, alternativo alle tecnologie oggi disponibili sul mercato e preferibile nel caso in cui l’utenza termica da soddisfare sia vapore saturo.

shutterstock_16903015Questa soluzione tecnologica nasce per soddisfare i fabbisogni di quei processi dell’industria manifatturiera altamente energivori di vapore a medie pressioni, quali food & beverage, cartario, tessile, chimico e petrolchimico, gomma, plastica, olii e grassi.

Questa famiglia di sistemi ORC, identificata dall’acronimo “ST&PSTeam & Power”, al pari delle altre famiglie di prodotti Turboden, si basa sulla tecnologia del Ciclo Rankine Organico (ORC). La peculiarità innovativa risiede nel livello di temperatura del ciclo termodinamico, che sfrutta le proprietà del fluido di lavoro termicamente stabile fino a 400 °C.

I prodotti della famiglia Steam & Power ORC sono sistemi di cogenerazione completi che nascono dall’incontro della tecnologia dell’ORC Turboden con l’esperienza nella costruzione di caldaie a olio diatermico di Bono Sistemi, partner esclusivo di Turboden per questa applicazione.

Close up of bottle industry

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Il processo ha inizio nella caldaia a olio diatermico, dove il combustibile liquido o gassoso (p.es. gas naturale, olio combustibile, syngas) viene bruciato e il calore di combustione trasferito all’olio. Il fluido termovettore, a sua volta, cede calore al fluido motore del ciclo ORC permettendone l’evaporazione prima dell’espansione in turbina, la quale accoppiata a un generatore produce l’output elettrico del sistema cogenerativo. Il vapore organico scaricato dalla turbina, dopo un primo recupero rigenerativo di calore interno al ciclo, viene condensato ad alta temperatura (e.g. circa 200°C, a seconda del livello di pressione del vapore richiesto) in uno scambiatore Shell & Tube dove, a circuito secondario, ha luogo la generazione del vapore saturo necessario al processo.

I  sistemi Steam & Power ORC presentano caratteristiche in grado di renderli preferibili alle tecnologie disponibili nel campo della cogenerazione, qualora l’utenza termica da soddisfare sia vapore saturo. Prerogative di questi sistemi sono un’efficienza energetica globale superiore al 90 % e la produzione di calore sotto forma di vapore, in assetto cogenerativo fino a 30 bar. Il calore è così prodotto in forma utile ai processi, caratteristica che rende il valore di Primary Energy Saving (PES) tale da consentire il raggiungimento della qualifica CAR (Cogenerazione Alto Rendimento).

shutterstock_237616009La capacità dei sistemi ORC Steam & Power è compresa tra i 500 kW e i 3 MW per singola unità, corrispondenti a un output da 4 t/h a circa 30 t/h di vapore producibile.

Inoltre, i sistemi ORC Steam & Power si possono impiegare in assetto trigenerativo, accoppiati a chiller ad assorbimento. In particolare, l’integrazione con assorbitori ad ammoniaca consente la produzione di energia frigorifera a bassa temperatura (fino a -40°C), utile a scopi di processo (e.g. celle frigorifere, refrigerazione, produzione di acqua gelida) per le industrie food & beverage e farmaceutica.

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