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Visualizza la versione completa : Impieghi a bassa entalpia - come sfruttare i 30-40°c



Interalias
22-05-2009, 11:33
Salve a tutti,
lancio una sfida alla fantasia di questo forum di appasionati ed esperti del risparmio energetico.

Ho un problema.
Devo smaltire nel modo più utile possibile 4000kW termici di acqua calda a bassa entalpia:
temperatura di mandata 39°C
temperaura di ritorno a 32°C
portata 688 m3/h.

L'unico impiego diretto dell'acqua a tali temperature che ho individuato sarebbe riscaldamento stagionale tramite pavimeti radianti. Ma con 150W/m2 di potenza dissipabile, avrei bisogno di qualcosa come 5 campi da calcio (26.500m2 circa).

E' come si vede un grosso problema, ma non sfruttare tanta energia sarebbe altresì un grosso spreco.

Ringrazio anticipatamenti tutti quelli che potranno aiutarmi.

Interalias.

Interalias
22-05-2009, 11:42
Scatenate pure la fantasia, poi se volete razionalizzare le vs idee considerate che gli impieghi dovrebbero essere il più possibile:

1. CONTINUI
ad es. i pavimenti radianti sopra ipotizzati produrrebbero un profitto netto annuale di circa 190.000€ (non molti per impianti di questa taglia), aggraverebbero i costi di installazione obbligando ad attuare teleriscaldamento su ampie zone limitrofe, e soprattutto opererebbero solo durante il periodo freddo.

2. DIRETTI
ad es. un water chiller per l'innalzamento della temperatura (pompa di calore per riscaldamento) aumenterebbe i consumi elettrici e rappresenterebbe un passaggio aggiuntivo per il trasferimento di calore (ciò nonostante, se non si trova altro per usare queste entalpie, va bene lo stesso)

Grazie ancora.

fulvioQ
24-05-2009, 18:25
Brutta storia.....
Fin dall'avvento delle centrali termoelettriche questo è stato, ed è tutt'ora, il problema irrisolto. Quando a trino vercellese era in progetto la centrale termonucleare, progetti, forse più di facciata che altro, parlavano di riscaldamento invernale di serre, e piscicoltura. Cruciale è la distanza fra il punto di erogazione ed il punto di utilizzo. Se la centrale erogante si trovasse ad esempio in prossimità di un'area dove qualcuno sta per mettere 25 piani di palazzo uffici, lo scalda a pavimento, ed il gioco è fatto. Anche i fan coil potrebbero essere nei limiti di temperatura.
se devi fare 500 metri, mi sa che l'acqua arriva fredda.

barbycold
27-05-2009, 11:53
Scusa se la mia domanda può risultare stupida, perchè forse ci hai già pensato tu prima, ma tutta questa energia termica da dissipare a 30/40°C, non si può dividere anche in una piccola percentuale per avere alte temperature? tipo il 5/10 % a temperature di 70/80 °C.
Bisognerebbe sapere esattamente qual'è la fonte calda ed il processo produttivo che genera questa energia da smaltire.

livingreen
27-05-2009, 16:35
Bisognerebbe sapere esattamente qual'è la fonte calda ed il processo produttivo che genera questa energia da smaltire.
Fulvio ha già detto da dove viene: dal raffreddamento di centrali termoelettriche. La fonte calda, esagerando, potrebbe arrivare a 50°C, ma in pratica penso sia sui 45°C


ma tutta questa energia termica da dissipare a 30/40°C, non si può dividere anche in una piccola percentuale per avere alte temperature? tipo il 5/10 % a temperature di 70/80 °C.

No, non si può. A meno che non si abbia come amico il diavoletto di Maxwell...

janvaljan
31-05-2009, 10:59
Il ciclo Rankine organico può operare con sorgenti di calore a temperature relativamente basse, ma sempre con una differenza di di almeno 70° tra temperatura massima e minima.

Se può interessarti dai un'occhiata qua Infinity Turbine ® - Organic Rankine Cycle Geothermal and Waste Heat Turbine (http://www.infinityturbine.com/ORC/Waste_Heat_Turbine.html)

Interalias
31-05-2009, 17:17
Ciao Ragazzi,

scusate per il ritardo con cui vi rispondo, sono stato a Colonia per il PowerGen Europe. C'era anche qualcuno di voi?

Grazie per le osservazioni, ma:

1. No, la fonte è una centrale frigorifera da circa 3MW e non una centrale termoelettrica. L'acqua di raffreddamento a queste temperature si trova comunque in una marea di applicazioni, praticamente ovunque vediate piccoli parchi di torri evaporative.

2. Potrei elevare la temperatura con water chiller ad r410 o simili, ma otterrei comunque temperature per fare riscaldamento ambiantale (max 65°C) e inoltre introdurrei una quota di consumi elettrici differenziale dovuta alla maggiore consumo dei compressori rispetto alle pompe di circolazione per teleriscaldamento. Il bilancio energetico, con tutto quel calore da trasferire a una eventuale utenza, resta comunque positivo, ma l'investimento tornerebbe in 20 anni.

3. Omart, Turboden, Freepower, Infinity è gente simpatica, ma le loro turbine ORC lavorano con efficienze decenti solo se si riesce a riscaldare il fluido operatore ad almeno 250°C, altrimenti è più la fatica di combinare gli impianti che il vantaggio energetico.

Come osservava Fulvio, l'ideale (ma ci vuole del c...o) è trovare un'altra applicazione industriale nelle vicinanze che usi, tutta o quasi, la potenza termica che devo dissipare a bassa entalpia. Bene quindi serre di grandi dimensioni, due piscine olimpioniche... il problema è averle vicine. La non ho nulla di simile putroppo, ma....

Interalias
31-05-2009, 17:45
... se riscaldassi con 35-38°C i comuni radiatori, i termosifoni, invece che con 60-70°C come al solito, però per più tempo, quanto basta per far tornare il conto della potenza termica da trasferire? Insomma minori gradienti termici e maggior tempo giornaliero di riscaldamento. Certo, il consumo delle pompe di circolazione su un numero maggiore di ore inciderebbe un po', ma non più del 10-15% sul potenziale profitto annuo da teleriscaldamento. Vabbè magari vaneggio, è vero infatti che in ogni caso gli investimenti per teleriscaldamento non sono facili da ammortizzare.

Grazie lo stesso ragazzi, ci ragiono un po' su...

Interalias.

barbycold
31-05-2009, 19:06
Ciao Inter
Con un minor gradiente termico come dici tu, potrebbero anche non bastare 24h/24 con un impianto tradizionale a termosifoni, poi dipende dalla zona ovviamente, perchè non è tanto il tempo, ma è la piccola superficie di scambio termico dei termosifoni che fa la differenza.
Visto che la fonte di calore è una centrale frigorifera, e presuppongo che come dici tu, il gas sia raffreddato e quindi condensato da una torre evaporativa, si potrebbe ricavare una piccola/discreta percentuale di acqua a temperature di circa 70-80°C, con il solo utilizzo di una pompa, installando tra la mandata dei compressori e il condensatore, uno scambiatore per scaldare l'acqua con il gas surriscaldato.
Poi è ovvio che se la temperatura fosse ancora troppo bassa e non si ha la possibilità di sfruttarla per mancanza di utenze, o per via del tragitto troppo lungo, questo è un'altro discorso, ma il principio funziona sicuramente, già provato!
Ciao

Interalias
01-06-2009, 12:54
Grazie Barbycold per il tuo suggerimento, indagherò sul rapporto tra supeficie dei termosifoni standard e m2 da riscaldare. Agendo sulle portate forse troverò il modo di riscaldare a sufficienza, ma come dici tu in certe zone climatiche il compito potrebbe essere molto gravoso per le pompe.

Il mio problema è putroppo che quei 39/32 °C sono le temperature di mandata/ritorno dell'acqua di raffreddamento, non da un frigo-compressore, ma da un assorbitore che, come noto, è molto poco flessibile sulle temperature di progetto. Quindi anche con la portata non ho molto gioco, sono sempre 688 m3/h da inviare all'assorbitore. Significa che lato utenza termica, se avessi bisogno di portate superiori, dovrei disaccoppiare con serbatoio e pompe supplementari.

Interalias
01-06-2009, 13:18
Purtroppo non è facile, anche minimizzando i costi per l'impianto di teleriscaldamento non sono mai riuscito a calcolare tempi di ritorno dell'investimento inferiori ai 6-7 anni.

Grazie a tutti comunque.

Ciao!

Mr Clark
03-06-2009, 11:08
Grazie Barbycold per il tuo suggerimento, indagherò sul rapporto tra supeficie dei termosifoni standard e m2 da riscaldare. Agendo sulle portate forse troverò il modo di riscaldare a sufficienza, ma come dici tu in certe zone climatiche il compito potrebbe essere molto gravoso per le pompe.

Un normale radiatore ad alta temperatura (70°) se alimentato a BT (nel tuo caso 35°) erogherà circa il 75% di potenza in meno, quindi sempre che il tuo impianto non sia molto sovradimensionato credo che non basti per scaldare.

endymion70
03-06-2009, 14:19
... se riscaldassi con 35-38°C i comuni radiatori, i termosifoni, invece che con 60-70°C come al solito, però per più tempo, quanto basta per far tornare il conto della potenza termica da trasferire? .

L'efficienza di scambio termico dei radiatori è calcolabile abbastanza semplicemente attraverso la norma EN 442 e, come è facile attendersi, la potenza trasferita decresce in modo rapido a causa del coefficiente "n" di prestazione. Di fatto a quella temperatura un radiatore medio renderà 1/4 rispetto allo stesso alimentato a 70°C.

Interalias
05-06-2009, 11:35
EN 442? Ok perfetto, proverò a studiarmela.

Con le vostre preziose indicazioni però viene fuori un calcolo facile facile per verificare la fattibilità dell'impianto. Diamo per scontato che se non utilizzata, quell'energia termica verrebbe comunque buttata in torre evaporativa, e che l'impianto di teleriscaldamento deve generare un profitto annuo differenziale positivo rispetto all'impiego della sola torre.

IPOTESI
1. Consideriamo poi le vostre indicazioni, cioè che con l'uso di radiatori standard ("termosifoni", ipotizzati arbitrariamente per avere le ipotesi più generali possibili) a quelle temperature, ho un'efficienza di scambio termico pari a 1/4 di quella nominale. Quindi per trasferire la stessa energia termica giornaliera potrei lavorare con 4 volte le portate nominali, oppure 4 volte il tempo (se disponibile all'interno delle 24h), oppure un prodotto delle suddette due variabili di carico pari a 4.

2. Devo lavorare 24/7 durante tutta la stagione fredda per innescare il funzionamento della torre in centrale il meno possibile.

3. Dovendo mantere fisse le temperature di esercizio e le portate (39/32°C M/R, 688m3/h) della mia centrale.

TESI
1. Cercherei di dimensionare proprio l'utenza termica, cioè la superficie di scambio, in modo tale da garantire a ciascuna unità abitativa l'energia termica giornaliera richiesta in quatità uguale o maggiore.

2. D'altro canto, per innescare la torre in centrale il meno possibile, devo essere sicuro di impiegare tutta la potenza termica inviata. Significa che dovrò sovradimensionare l'utenza termica.

3. Nei 180 giorni di periodo freddo (anche tutti), in cui 24h non dovessero bastare a trasferire tutta l'energia termica necessaria al confort dell'unità abitativa, integreremo con le caldaie già presenti presso le utenze, monitorando semplicemente la temperatura di ritorno (R).

FATTIBILITA'
(differenza tra impianto centrale senza telerescaldamento e con)
RICAVI DIFFERENZIALI DI ESERCIZIO
1. da kWh risparmiati per il riscaldamento circa 550.000 €/anno
2. da certificati bianchi circa 110.000 €/anno
COSTI DIFFERENZIALI DI ESERCIZIO
3. cosumi differenziali da pompe maggiorate per teleriscaldamento 50kW, quindi circa 28.000 €/anno (50kW*180gg*24h*0.14€/kWh)
PROFITTI DIFFERENZIALI DI ESERCIZIO
4. circa 630.000 €/anno

COSTI DIFFERENZIALI FISSI
5. ??? € da rete di teleriscaldamento + pompe
(1.500.000€ ca)

PAYBACK
6. Diciamo 3 anni per il payback dell'investimento + altri 3 anni per remunerare i margini della ESCo che eventualmente fosse interessata a realizzare l'investimento (il prorprietario della centrale non lo è).

Be', pensavo peggio. Rimane l'enorme difficoltà del dimensionamento delle reti di teleriscaldamento e di trovare sufficienti utenze termiche limitrofe, ma la sfida non è impossibile. Impossibile sarà bancare l'investimento.

Grazie a tutti ragazzi, siete stati di grande aiuto.

Interalias

HAMMURABY
05-06-2009, 16:04
@interalias....
secondo me', vale la pena che dai un occhio a queato sistema...
da molto, vedo che l'unico sistema per produrre , con dassa temperatura e' l' ORC cycle..
l'unica accortezza e' scegliere la "macchina" migliore..

PowerVerde Inc. (http://powerverdesolar.com/technology.php)

Interalias
09-06-2009, 11:30
Grazie per il link Hammuraby, Powerverde è un'azienda interessante. Proverò a contattarli per capire cosa li differenzia dagli altri produttori di cicli ORC. Se potessero lavorare veramente a temperature così basse si potrebbero combinare addirittura con gli scarici termici di altre turbine ORC. Certo, è una complicazione impiantistica ulteriore, ma chiedere non mi costa nulla.

HAMMURABY
09-06-2009, 12:08
tanks so much...Interalias

HAMMURABY, sei di nuovo OT. Attieniti al titolo della discussione!

Pace!
Gym

Doctor87
10-06-2009, 09:46
Salve, se posso dire la mia che sono nuovo ma conosco molti ricercatori si potrebbe attraverso un cogeneratore riscaldare il fluido fino anche 90°C, dopo di che usare un motore stirling o altro per produrre energia elettrica e riabbassare la temperatura.
In ogni caso se hai dei frighi o abbattitori ti consiglio la trigenerazione che sarebbe più pratico e remunerativo.

Io progetto ed eseguo impianti di questo genere e siamo sempre alla ricerca di soluzioni innovative.
Prossimo progetto: cogeneratore ad acqua (idrogeno) = 0consumi ;)

Buona navigazione

Doctor87
11-06-2009, 07:41
Intendi il powerverde? E' interessante, credo funzioni come il Piglet no? Però ha rendimenti bassi a mio avviso...è che il sito è in inglese e non ci capisco tanto :p

Doctor87
11-06-2009, 10:25
Fortissima sta cosa...sai se qualcuno la commercializza?

Ho mandato un email alla Powerverde ma mi è tornata indietro...un email valida?