Steam & Power ORC – cogenerazione e trigenerazione al servizio dell’industria del food & beverage

Molte industrie nel settore Food & Beverage necessitano di vapore saturo per i propri processi di lavorazione delle materie prime, come cottura, sterilizzazione, distillazione, umidificazione, asciugatura e molti altri. Le stesse industrie richiedono inoltre energia elettrica e, in alcuni casi, energia frigorifera per la conservazione delle materie prime o dei prodotti finiti.

In particolare le industrie del settore Food & Beverage tradizionalmente più energivore in termini di energia elettrica e vapore sono l’industria di produzione dei prodotti caseari, i macelli, le industrie di produzione di oli e grassi, ortaggi, mangimi, granaglie, distillati

Il beneficio della produzione combinata di tali vettori energetici può quindi essere proficuamente sfruttato da queste industrie, riducendone sensibilmente i costi energetici e incrementandone la competitività.

Risulta perciò congeniale alle industrie sopracitate il nuovo sistema di cogenerazione e trigenerazione sviluppato da Turboden identificato dall’acronimo “STeam & Power”. Turboden è un azienda italiana, con sede a Brescia, controllata dal gruppo Mitsubishi Heavy Industries (MHI), leader nella progettazione e realizzazione di impianti ORC (Organic Rankine Cycle). 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.

A queste applicazioni si è aggiunta dal’inizio del 2016 la famiglia Steam & Power ORC, la cui peculiarità innovativa risiede nel livello di temperatura del ciclo termodinamico, che sfrutta le proprietà del fluido di lavoro termicamente stabile fino a 400 °C., il sistema Steam & Power ORC consente la produzione combinata di energia elettrica e calore pregiato (vapore saturo ovvero acqua surriscaldata e olio diatermico) utile per molti processi manifatturieri.

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

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 diatermico. 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.

La 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 saturo producibile. Il vapore può essere prodotto a una pressione variabile tra 5 e 30 bar a seconda della richiesta del processo. Le unità Turboden sono compatte, modulari e disponibili per installazioni outdoor.

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 (ovvero un altro vettore termico a elevata temperatura, come acqua surriscaldata e olio diatermico). 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) e conseguentemente la qualifica SEU.

La tecnologia Steam & Power permette flessibilità nella scelta di combustibile, in virtù della possibilità di sfruttare carburanti liquidi e gassosi anche con basso potere calorifico e all’esercizio a carichi parziali fino al 20% del carico nominale mantenendo basse emissioni di inquinanti e limitati costi operativi e di manutenzione grazie alla supervisione automatica.

I sistemi ORC Steam & Power possono anche essere impiegati 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 (celle frigorifere, refrigerazione, produzione di acqua gelida) per l’industria food & beverage, In questa configurazione il sistema di cogenerazione è in grado di garantire l’alimentazione di carichi privilegiati e la produzione di energia frigorifera anche in caso di black out della rete, dato che la generazione elettrica e di vapore del sistema ORC può essere configurata per il funzionamento in isola.

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