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Visualizza la versione completa : dissipazione calore



fvittory
01-07-2014, 11:18
Buongiorno

sono uno studente di ingegneria energetica dell'università di padova e sto studiando la fattibilità di un trigeneratore per un'azienda che produce materie plastiche. Si pensa ad un motore a combustione interna (circa 1MW elettrico) con gruppo ad assorbimento.

Nel valutare i costi nelle diverse modalità di funzionamento mi chiedevo quanto venisse a costare la dissipazione del calore in eccesso nel caso in cui si scegliesse di seguire il carico elettrico, ma non sono riuscito a trovare nulla a riguardo.

Le macchine da utilizzare non sono ancora state scelte ma volevo farmi un'idea, qualcuno può essermi d'aiuto?

marcober
03-07-2014, 09:50
lo stai studiando per un caso reale o fittizio?

fvittory
03-07-2014, 10:07
un caso reale...

In pratica nello stabilire la regolazione del motore ai carichi parziali ho raccolto opinioni diverse, c'è chi dice che si regola sempre il motore per soddisfare il 100% del carico termico chi invece dice che si copre tutta la domanda elettrica anche se ciò dovesse comportare una dissipazione...

così nello studiare le varie ipotesi volevo capire quanto venisse a costare operativamente lo smaltimento del calore in un dissipatore...

marcober
03-07-2014, 10:41
Se ci sia interesse a seguire carico elettrico dipende da:
- quando produci (LAvorano H24 e 7/7 o altra modalità?)..lavoro piu stagionale estivo?
- quanto compri..oltre al Mega di coge, che sono 8k Megawh anno..quanto altra energia comprerebbero? e come copri (fisso o variabile?)
- rapporto fra calore e energia elettrica..che dipende dal settore di riferimento..iniezione, termoformatura, soffiaggio, estrusione lastra, estrusione film
- zona geografica e T estive
- costo del gas

Se hai queste info ti posso dare una opinione generale..

Se insegui carico elettrico, non capisco tanto il discorso della dissipazione..cioè...ci sono gruppi elettrogeni di emergenza senza recupero..che come unica dissipazione hanno il radiatore olio e acqua ...la "dissipazione" avviene semplicemente nel fatto che NON recuperi i fumi (o una parte)..non capisco di cosa ti preoccupi.

Ma anche le macchine a recupero fumi (e magari recupero olio e acqua), di ceerto sono progettate per andare senza recuperare, cioè se hai guasto all'assorbitore, i fumi li spedisci caldi in atmosfera..olio e acqua li mandi ad una batteria di radiatori di certo prevista come bypass verso assorbitore..ma stiamo parlando di 1 mega..saranno radiatori poco piu grossi di quelli di un grosso camion..

fvittory
03-07-2014, 10:57
zona climatica D (veneto - pedemontana), rapporto elettrico/termico circa uguale a 10 ma attualmente una quota elettrica va ai chiller che verrebbero sostituiti da assorbitori. Ci sarebbe da comprare parecchio perchè a regime l'impianto supera anche i 2MW di carico elettrico... attualmente hanno una tariffa dedicata con 2 fasce orarie.


Ad ogni modo mi interessava proprio capire quali fossero i costi dello smaltimento di calore in un radiatore. Questa domanda la faccio perchè ad una visita ad un impianto ORC cogenerativo con teleriscaldamento che non aveva ancora collegato molte utenze mi è stato detto che una grossa componente di spesa fosse la dissipazione del calore in eccesso...

marcober
03-07-2014, 11:10
E' ovvio che in una CALDAIA devi smaltire..nel senso che NON è progettata per bruciare 1 mega di biomassa e non produrre magari 900 kw di acqua calda a 80 gradi..se lo fai la fondi (diciamo che si spegne da sola per sicurezza se la T di camera sale oltre limite)..ma un motore è fatto per girare col suo carico (alternatore) attaccato..se poi recuperi il calore dello scarico, bene...se non lo recuperi, lo lasci andare su per il camino...la "dissipazione" del termico è gia insita nel fatto che hai lo scappamento.. se non ci fosse (se ributtassi il calore delo scappamento nel o sul motore), lo fonderesti subito.

Ma tu sta pensando al gas o alla biomassa?
Col gas inseguire il carico elettrico "in generale" è un fesseria..ma in base ai dettagli che ti ho detto prima, si puo parlarne..

tieni presente che comunque se hai assorbitore hai il suo condensatore (come è fatto?), che se asorbitore è fermo, potrebbe lavorare per dissipare olio e acqua motore..non so se mi sono spiegato..

fvittory
03-07-2014, 11:22
Ok grazie mille dell'informazione. Non avevo colto bene la differenza. Sto pensando a gas...

attualmente ha un consumo di circa 9.5 Gwh elettrici anno + 1.6 Gwh termici all'anno.
sull'elettrico sono riuscito a costruire una curva del carico su base oraria, sul termico e sul frigorifero non ancora perchè mi mancano parecchi dati..

marcober
03-07-2014, 11:29
il termico (frigorie) va i pari passo all'elettrico come consumo..poi la variare della T esterna puo variare efficienza dell'assorbitore, cioè quanta ne riesci a produrre a parita di termico fornito..ma non è che poi vari molto.

come prevedi di condensare assorbitore?
il caso è relativo stampaggio iniezione pareti sottili?

fvittory
04-07-2014, 07:42
Non so. Per ora siamo ancora nella prima fase di raccolta dati per la ricostruzione dei profili termici e frigoriferi. Una volta che avremo delle curve affidabili passeremo al dimensionamento della macchina, e quindi dell'assorbitore.

Si tratta di principalmente di linee di estrusione

marcober
04-07-2014, 08:02
Ok, se ti serve qualche info, io ne ho uno da 2 Mw + assorbitore nel settore iniezione

fvittory
04-07-2014, 09:39
Grazie mille, veramente gentilissimo.

Il tuo funziona bene?
Mi è stato detto che alla cogenerazione sono legati moltissimi problemi (prevalentemente sulla manutenzione e sull'individuazione della taglia giusta da installare) e che in moltissimi casi i cogeneratori rimangono fermi per la maggior parte del tempo rendendo vani gli onerosi investimenti fatti per installarli.

Qual è la tua esperienza a riguardo? Hai qualche consiglio utile?

marcober
04-07-2014, 09:54
il dimensionamento è importantissimo.
Io ho anche un impianto solare..e chiaramente la differenza fra un IMPIANTO STATICO e una MACCHINA DINAMICA è basilare in termini di impegno gestionale.
La mia esperienza è positiva...sebbene General Elettric abbia fatto un passo falso madornale in fase si approvvigionamento dagli USA del motore, che ha poi causato una serie di guasti infiniti e relativi fermi macchina, che hanno pero pagato, e che, una volta individuato il problema alla fonte, hanno richiesto un invio presso il loro service dell'intero motore!
Una volta risolto, le cose vanno bene.

Anche l'assorbitore pur essendo una macchina (quasi) statica..è comunque "da gestire"..
Morale, non è un pack che compri , istalli e ti dimentichi di avere come puoi fare con Enel e cabina elettrica tradizionale... devi dedicare personale per gestirlo e controllarlo e manutenerlo (nel senso di seguire la manutenzione esterna, ma non è che si limita ad aprire il cancello..per capirci).

Dimensiona sul fabbisogno termico estivo e metti una macchina che possa modulare in inverno sino ad inseguire il carico termico invernale..
io per fare "il figo" non ho voluto la torre evaporativa ma gruppi adiabatici, ma li vedi tu...la torre costa meno ma pi devi spenderci u pò in chimica..e hai scarico in fogna...

fvittory
04-07-2014, 10:11
Perchè dici di dimensionare sul carico termico estivo?
Io sto cercando di costruire le curve di carico elettrico/termico/frigo, su base oraria o quantomeno giornaliera. Dopodichè pensavo di dimensionare su un carico termico che mi garantisse circa 5000 ore di funzionamento l'anno...

Il motivo per cui si dimensiona sul termico è legato solamente ad un discorso di riconoscimento della CAR o ci sono altri motivi? Perchè se non dovessimo fare i conti col PES io lo dimensionerei sull'elettrico e poi butterei il calore in eccesso (visto che ho un C.eff quasi uguale a 10)

Una torre evaporativa è già presente nell'impianto quindi vedrò come si può fare...

marcober
04-07-2014, 11:06
Non è che ti seguo sulle sigle che riporti (PES... efficienza 10...)..ma il concetto è che , nella mia esperienza, generare senza usare termico non conviene..ben che vada giri a pari ma ti mangi ore di macchina...

Il termico (inteso come frigorie) estivo è di solito il piu elevato perche in ambiente hai gia T elevate (T di condensazione) e di solito il consumo stagionale di manufatti cresce in estate...

Quindi al fine di usare sempre e tutto il termico , dimensionerei la macchina sulla media estiva del fabbisogno termico (frigorie diviso resa assorbitore) (non la punta massima, che la farei integrando in elettrico), e di elettrico prendo quel che esce.
Piuttosto cerca una condizione di impianto che ti massimizza l'elettrico come genrazione, magari a scapito del termico, e poi meti macchina che segue termico, cioè che in inverno possa scendere quel 20-25% che serve per non buttare via termico, senza scadere di eficienza complessiva.

fvittory
04-07-2014, 11:18
Benissimo,

grazie sei stato utilissimo.
Purtroppo noi universitari abbiamo tante conoscenze teoriche ma in pratica siamo messi maluccio. Se posso ricambiare il favore allora ti dico che Ceff, è il rapporto tra carico elettrico e carico termico, ed è un coefficiente che viene usato per il calcolo del PES (Primary Energy Saving). Questo PES, che corrisponde al risparmio di combustibile dato dalla produzione col cogeneratore piuttosto che la tradizionale produzione di calore in caldaia e di elettricità in impianti termoelettrici, è il parametro che viene utilizzato dalla normativa italiana per riconoscere ad un impianto la "qualifica" di "cogenerazione ad alto rendimento" che consente quindi agevolazioni fiscali, iter autorizzativi più celeri, certificati bianchi ecc...

Il PES deve essere maggiore di 0 per impianti sotto al MW e maggiore del 10% per impianti superiori al MW.

Ad ogni modo mi riservo di farti qualche altra domanda se mi dovesse servire in futuro

marcober
04-07-2014, 11:40
Nel settore specifico, la caldaia non esiste, perche non penso che abbiano caldaie ad olio per plastificare il granulo..ma consumo elettrico e poi frigorie.

ma appunto per dare sostanza alla richiesta della qualifica CAR dimensionerei per poter dimostrare che il termico non solo lo recupero al 100% IN TEORIA (cioè come configurazione impianto, che penso al GSE basti..) ma che lo recupero in sostanza (rapporto fabbisogno-produzione nei vari mesi)
poi, una volta qualificato CAR, una ESCO fa il progetto per i TEE e li devi dimostrare le ore effettive di assorbitore e il parallelo mancato assorbimento valutato rispetto media del settore della miglior tecnologia (chiller tradizionale)...pr cui ala fine i TEE sono in base al reale consumo frigorifero, e se la taglia aumenta il loro contributo % al rientro operazione cala (non che sia elevato....)

Rapporto carico elettrico/carico termico = 10..ma nell'elettrico comprende anche il consumo per i chiller? se si, quello sparirebbe ..se no, alora in effeti è un pò penalizzante..ma se un un termico che COMUQNUE giustifica una macchina da 1 mega o da 600kw..è sempre ottimo investimento, anche se copre una quota parte del'elettrico (tieni conto che si paghera 5% degli Oneri elettrici ANCHE sualla autoprodotta)

fvittory
16-07-2014, 14:28
Piuttosto cerca una condizione di impianto che ti massimizza l'elettrico come genrazione, magari a scapito del termico, e poi meti macchina che segue termico, cioè che in inverno possa scendere quel 20-25% che serve per non buttare via termico, senza scadere di eficienza complessiva.

Buongiorno, eccomi a chiedere ancora consigli...
Cosa intendi nella frase che hai scritto con "una macchina che in inverno possa scendere quel 20-25%? (intendi che possa farlo scaricando i fumi in atmosfera o cosa?)

Avrei pensato ad una macchina da 1,4 MW di potenza elettrica, però durante il normale funzionamento sarebbe costretta a sprecare/dissipare in media 500 kW termici. Questa genererebbe (secondo i miei calcoli) all'incirca mezzo milione di € di risparmio annuo, ti sembra plausibile?
Nonostante questo mi risulta un PES del 27%, ben superiore al 15% richiesto per la qualifica CAR.

Ho però alcuni dubbi:
-ho ipotizzato che il carico frigorifero segua il carico elettrico con una proporzione del 13%.(plausibile?) Ricordo che si tratta di una fabbrica che produce materie plastiche per estrusione.
-Quanto verrebbe a costare circa il cogeneratore? ho ipotizzato 700 euro/kW e 10 euro/h di manutenzione.
-Quanto viene a costare un assorbitore da 600 kW?

Altra domanda: il cogeneratore come è in grado di seguire il carico elettrico? Ho sentito dire che modula la sua potenza a gradini del 25% ma non sarebbe possibile seguire proprio il carico elettrico tramite inverter?

marcober
16-07-2014, 14:50
No, intendo una macchina che puo modulare in potenza, riducendo output elettrico (ma anche termico) e il consumo.
Siccome output cala piu del calo consumo, efficienza cala man mano che cali la potenza, ma comuqnue se l'alternativa è buttare via del termico o spegnere la macchina , conviene andare magari qualche ora a carico ridotto.

Come detto sopra, nella mia configurazione, se devo buttare via anche UNA PARTE del termico, non mi conviene andare al 100% ma ridurre..e se non riesco a ridurre a sufficienza, mi conviene spegnere.
Se ad esempio hai 1500 kw di termico e ne butti via 500 sempre..per me il TIR dell'investimento migliora se riduci la taglia della macchina e compri un pò pi di elettrico sul mercato.

Attento nel fare i conti di usare prezzi energia aggiornati..le quotazioni sono calate..anche a termine..e di certo il tuo cliente rientra fra gli energivori, per cui paga Oneri sistema leggermente ridotti...e il tuo "prezzo figurativo" è il prezzo dell'elettricità della rete.
Tieni conto che ora esiste un DL in via di approvazione che carica degli Oneri anche sulla parte di energia autoprodotta..per cui il vantagio di cogenerare si ridurrebbe (forse sarà stralciato).


Il rapporto elettrico /termico non so dirti se è ok..comunque dovrebbe rimanere abbastanza costante s eil parco macchine è omogeneo...i spiego..se hanno 3 estrusori da 2 tons ora..il carico cambia in base a quanti stanno funzionando..ma il rapporto elettrico/termico dele 3 macchine sarà pio meno identico, a parita di output orario. Questo al netto dell'assorbimento dei gruppi grigo, perche raffredare 3 macchine assorbe meno della somma energetica che avresti se andasse una macchina per volta..perche piu ne fai piu sei efficiente, nel farlo e nel trasportarlo.

Nel costo macchina secondo me non hai calcolato la parte impiantistica di allaccio, che su certe taglie non è banale...
Il costo orario mnautenzione mi pare basso..poi dipende da cosa comprende il service..
Costo assorbitore non ho idea..dipende anche da come lo condensi.

Per ultima domanda, come avrai capito, intendevo proprio inseguire l carico...io come STRATEGIA dimensionerei la macchina sul fabbisogno termico...e poi come TATTICA, inseguirei il termico..sino a quando riesco..e se non riesco non butterei via piu del 30 % del termico, piuttosto spengo e compro...il gas costa caro anche lui.

La mia macchina mi pare possa inseguire SINO AL 25%..ma non a step del 25%.. non ti so dire come avviene la regolazione, se è automatizzabile o no..non seguo io questi dettagli.