Soluzioni per il recupero di calore
Dati tecnici micro-cogeneratori scroll ORC Potenza elettrica: 15 kW – 30 kW
1. Descrizione moduli ORC ENEFCOGENGREEN® GREEN
Il cuore del dispositivo ENEFCOGEN ® basato su ciclo ORC è una turbina o espansore Scroll, brevettato dal costruttore Enef tech SA. Il sistema ORC è integrato in unità compatte, con elevata efficienza complessiva, progettate per operare 8.000 ore l’anno per 10 anni, con la possibilità di estendere la vita utile fino a 15 anni (garantiti). Tale tecnologia è in grado di sfruttare fonti di calore a bassa temperatura, dai 125 ai 150 °C, e con ridotte potenze termiche. Grazie alla sua particolare conformazione, il regime di velocità è pari a 3.000 rpm, garantendo bassa usura dei cuscinetti e una ridotta manutenzione durante gli anni.
Figura 1. Turbina o espansore Scroll
Figura 2. Dispositivo ermetico con Turbina Scroll e generatore
La gamma di prodotti prevede due versioni, modulari e abbinabili in serie dove necessario: Potenza elettrica: 15 kW; potenza termica (calore) di alimentazione: 150 kW; Potenza elettrica: 30 kW; potenza termica (calore) di alimentazione: 300 kW. Grazie alle basse temperature e potenze termiche richieste, tali dispositivi ORC possono essere applicati in svariati contesti, tra i quali gli impianti di cogenerazione basati su motori endotermici o turbine, alimentati a fonti rinnovabili. Ciascun modulo ORC è dotato di quadro elettrico e di tutti i sensori necessari al monitoraggio del funzionamento in condizioni di regime. Come optional può adottare un Touch screen, interfaccia user friendly per la programmazione e modifica dei parametri lato macchina. Il sistema è a tutti gli effetti un micro-cogeneratore che, oltre all’energia elettrica, fornisce calore attraverso lo scambiatore di consensazione, ad una temperatura variabile tra i 30 °C ed i 50 °C, per il riscaldamento invernale di edifici o per uso in processi industriali, oltre che per il preriscaldo dell’acqua calda sanitaria. Nel caso in cui non sia possibile valorizzare questa potenza termica aggiuntiva, è possibile raffreddare il ciclo termodinamico attraverso l’uso di acqua di falda, torri evaporative o dry cooler, la cui progettazione e fornitura possono essere svolti da ICENOVA.
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2. Dimensioni e caratteristiche
Prestazioni
15 kWe
30 kWe
010GRE-01
030GRE-01
Potenza elettrica fino a
kW
7,5
15
25
30
Potenza termica disponibile
kW
67,5
135
240
275
Temperatura ingresso
째C
15-30
15-30
15-30
15-30
Temperatura in uscita
째C
25-45
25-45
25-45
25-45
kg/s
2,0
2,0
4,0
4,0
Portata H2O
Potenza termica richiesta (evaporatore) Potenza termica input
kW
80
160
280
320
Temperatura ingresso
째C
125-135
140-150
125-135
140-150
Temperatura uscita
째C
105-110
110-130
105-110
110-130
Portata H2O
kg/s
1,1
1,1
2,1
2,1
Portata olio diatermico
kg/s
2,1
2,1
4,2
4,2
Installazione (dimensioni) Connessioni elettriche (3 fasi)
400V / 50Hz, 32 A
400V / 50Hz, 100 A
Peso
kg
900 (1.150 con packaging)
1600 (1.850 con packaging)
Dimensioni (h/l/prof)
mm
1700x1500x750
2000x1900x1040
h1
mm
231
231
p1
mm
120
134
p2
mm
280
354
p3
mm
450
574
p4
mm
630
794
Flange evaporatore
PN40/DN50
PN40/DN50
Flange condensatore
PN16/DN50
PN16/DN50
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Figura 3. Modulo ENEFCOGENGREEN® 030GRE-01.
Flessibilità Capacità di assorbire una diminuzione fino al 50% e un picco fino al 15% della potenza termica nominale in ingresso; consente l’adattamento alle condizioni reali di funzionamento dei motori, riversando queste variazioni sull’energia elettrica generata. Modularità GREEN I moduli ENEFCOGEN ® possono essere interconnessi in parallelo, al fine di modulare la potenza elettrica erogata, inseguendo il carico termico fornito, senza risentire in perdite di efficienza complessiva. Bassi livelli di emissioni sonore GREEN Grazie all’elevato contenuto tecnologico, i moduli ENEFCOGEN ® sono estremamente silenziosi, e non necessitano di involucri insonorizzanti. I valori medi sono pari a circa 70 dB a 1 metro di distanza, perciò consentono di evitare l’uso di apparecchi otoprotettivi, salvo obbligo specifico imposto dalla Legge. Compattezza GREEN A seconda del modello, prescelto i moduli ENEFCOGEN ® possono occupare uno spazio massimo pari a 1x2x2 m.
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3. Sistema di generazione e controllo La produzione di energia elettrica avviene attraverso un generatore asincrono, la cui velocità di sincronismo è fornita dalla frequenza di rete. Per il monitoraggio di tensione e frequenza, sono installati appositi sistemi di controllo. L’energia generata soddisfa i seguenti intervalli:
Tensione: 230 ± 4%; Frequenza: 50Hz ± 0,5 Hz.
Pertanto, rientra pienamente tra i parametri previsti per dalla Norma applicata in Italia, la EN 50438:
Tensione: 230 ±20%; Frequenza: 50Hz ± 1 Hz.
Tutti i moduli ORC sono dotati di un sistema di controllo PLC che gestisce la produzione di energia elettrica e gestisce tutti gli standard di sicurezza secondo la Norma IEC EN 60335-1.
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4. Descrizione funzionamento dispositivi basati su Ciclo Rankine Organico (ORC) Il Ciclo Rankine Organico (Organic Rankine Cycle, ORC) è un ciclo termodinamico nel quale la 1 generazione dell’energia elettrica avviene in modo simile ad un ciclo a vapore Rankine . La differenza è legata al fluido motore, non acqua bensì un fluido organico, comunemente chiamato refrigerante, 2 impiegato nei frigoriferi tradizionali e nelle pompe di calore . La proprietà distintiva di tali fluidi è la bassa temperatura di vaporizzazione, circa 15 °C, che consente di generare una portata di vapore sufficiente a mettere in moto una turbina, anche in presenza di temperature inferiori ai 500 °C. Sull’albero della turbina è calettato un generatore asincrono, in grado di generare l’energia elettrica alla frequenza di rete.
Figura 4. Schematizzazione ciclo ORC generico. Descrizione fasi: 1-2 Riscaldamento fino alla temperatura di progetto 2-3 Vaporizzazione completa 3-4 Espansione negli Scroll a due stadi con conseguente conversione in energia meccanica (ed elettrica nell’alternatore). 4-5 Condensazione alla temperatura e pressione di progetto (realizzata attraverso la torre evaporativa, condensatore acqua-aria) 5-1 Aumento della pressione fino a quella di equilibrio con la temperatura del vaporizzatore.
1
Questo ciclo è adottato principalmente nelle centrali termoelettriche per la produzione di energia elettrica con turbine a vapore: turbine azionate da una portata di vapore acqueo, generato dalla combustione di fonti di varia natura. L’energia elettrica è generata dalla rotazione di un dispositivo calettato sull’albero della turbina, con la quale ruota in modo solidale. 2 Il fluido in questione è il Genetron R245fa.
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