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.
LE NUOVE APPLICAZIONI SPECIFICHE 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, in qualità di integratore di sistemi specializzato da oltre 12 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. Due le applicazioni di recente sviluppo particolarmente interessanti per questo comparto dove è richiesta la produzione di vettore termico, necessario per il processo produttivo, sotto forma di vapore saturo a varie pressioni.
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APPLICAZIONI PER LA PRODUZIONE DI VAPORE
Capstone è l’unica turbina a gas modulare senza olio ad alto rendimento e zero emissioni con potenze per la singola macchina da 30 a 1000 kWe che massimizza efficienza e risparmio energetico, grazie alla possibilità di produrre maggiore energia termica sotto forma di vapore rispetto alle tecnologie tradizionali.
Utilizzando la nuova serie di turbine Capstone da 600, 800 e 900 Kwe, IBT Group – con la collaborazione di Panini, leader nella progettazione di apparecchi a pressione e sistemi di recupero energia per l’industria – 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 (315 smc/h) 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 tubi di fumo opportunamente dimensionato per la produzione di 3000 kg/h di vapore @ 10 bar richiesto dal ciclo produttivo del cliente.
Il risparmio è quindi quantificabile in circa 330.000 Euro annui con un funzionamento di circa 5400 ore/anno del sistema.
La soluzione permette di beneficiare anche degli incentivi riconosciuti alla CAR (certificati bianchi e defiscalizzazione del gas metano) concessi alla cogenerazione ad alta efficienza.
APPLICAZIONI CON ORGANIC RANKINE CYCLE (ORC)
Il generatore Capstone Clean Cycle da 125 kW, attraverso l’utilizzo del Ciclo Organico di Rankine, consente il recupero del calore di scarto da svariate fonti, che altrimenti verrebbe disperso nell’ambiente, per la produzione di energia elettrica che può essere riutilizzata in loco o immessa in rete. La tecnologia ORC, se abbinata ad un impianto di cogenerazione, consente di aumentare infatti in maniera determinante l’efficienza dell’apparato stesso attraverso il recupero del calore normalmente non utilizzato. Grazie all’applicazione ORC, si è infatti n grado di aumentare il rendimento elettrico di circa il 10%: ciò significa avere la possibilità di produrre circa il 10% di energia elettrica in più a parità di consumi o di ridurre di circa il 10% i consumi a parità di energia elettrica prodotta.
Capstone Clean Cycle è un modulo integrato – turbina e generatore elettrico – da 125 kW elettrici, in grado di lavorare con qualsiasi fonte di calore, purché superiore ai 125/140°C. Come le microturbine Capstone, non richiede impianto di lubrificazione, in quanto il generatore ruota ad altissima velocità su speciali cuscinetti magnetici auto allineanti. Inoltre, sfrutta un modulo elettronico di potenza in grado di portare l’energia elettrica ad alta frequenza proveniente dal generatore esattamente alla frequenza di rete, eliminando la necessità di costosi condensatori e garantendo al sistema un’ottima modulabilità.
LA NUOVA “APP” INTERATTIVA E MULTIMEDIALE: AIUTERA’ A CALCOLARE L’EFFETTIVO RISPARMIO ENERGETICO
Capstone Turbine Corporation ha da poco lanciato “Capstone World 2.0”, la piattaforma multimedia che offre la possibilità di entrare in modo interattivo nel mondo delle microturbine Capstone.
La nuova App, specificatamente ottimizzata per iPad, è la prima al mondo che aiuta a determinare l’effettivo risparmio economico e la conseguente riduzione di emissioni nocive derivanti dall’adozione di tecnologie per la generazione energetica ad alta efficienza.
In pochi tocchi, chiunque, ovunque può determinare il potenziale risparmio in termini di costi energetici semplicemente inserendo alcuni parametri come il tipo di struttura per cui si vuole effettuare il calcolo, il mix energetico con altre tecnologie quali il solare e l’eolico usate in loco, ecc. I risultati di questa simulazione possono essere sorprendenti: se per esempio solo l’1% degli edifici che utilizzano grandi quantità di energia, in una città di 2.2 milioni di abitanti come Sacramento, in California, passasse dal prelevare energia dalla rete ad un mix di fonti di energia pulite – cogenerazione, fotovoltaico, eolico – si potrebbero risparmiare oltre 10 milioni di dollari ogni anno riducendo le emissioni di CO2 di circa 82.000 tonnellate.
Un’ulteriore funzione interattiva di “Capstone World 2.0” consente agli utenti di esplorare specifiche applicazioni con microturbine Capstone grazie alla possibilità di cliccare sulla struttura che più interessa (siti produttivi, ospedali, hotel, discariche, ecc.) situata in una ipotetica città modello ed avere così accesso a video, case study, interviste, ecc.
La App “Capstone World 2.0” è attualmente disponibile per il download sull’Apple Store. L’applicazione è gratuita e supporta l’alta risoluzione del nuovo display Retina della terza generazione iPad. Il software è inoltre disponibile per PC e Mac all’indirizzo http://distributedenergycalculator.com/capstone/.
Per informazioni chiamate scrivete a Lavinia.ColonnaPreti@ibtgroup.it.
