Discussione: Durata Motori

Buonasera,
ho letto in un business-plan di un biogas da liquami suini/bovini di potenza pari a 400 kW, il valore di 7500 ore/anno di funzionamento? Secondo voi è un valore attendibile?
Mi interesserebbe inoltre conoscere la vita utile del motore a c.i. che potrebbe essere impiegato in un impianto simile?
Ciao e grazie a tutti
Mile

Allora...
7500 ore sono 312 giorni all'anno, fanno 53 gg di down time in un anno, un giorno alla settimana circa mediamente.

In dipendenza dal tipo di motore, gli intervalli di manutenzione "obbligatori" sono ad almeno 3.500 ore (ogni 6 mesi) e sono studiati per resistere 80.000 ore tra una ricostruzione completa ed un'altra.

tutto chiaramente nella migliore delle ipotesi.

Io personalemnte per un'applicazione così mi orienterei verso una turbina a gas, con meno parti in movimento.

Spero di esserti stati d'aiuto...

Saluti
ALex

Grazie sei stato molto utile. Anch'io sarei dell'avviso di montare turbine a gas in luogo di un motore a c.i. Tutti i produttori di impianti che ho interpellato propendono però per motori a c.i. Mi potresti dare più info sul tipo di turbine e soprattutto su chi le produce e chi fa eventualmente assistenza?
Grazie ancora per la disponibilità.
Mile

controlla CAPSTONE...

oppure direttamente la IBT che è distributore CAPSTONE in italia.

Mi permetto di indicartele perchè hanno una turbina alimetabile specificamente a biogas abbstanza interessante e di taglie anche molto piccole ( 30 - 60 kWe ).

A presto!

Grazie sei stato molto gentile. Ho contattato la IBT. Mi faranno avere della documentazione sulle nuove turbine per biogas da 200 e 600 kW (ma arrivano fino a 1 MW).
Non appena le avrò ricevute mi farò viva.
Grazie ancora.
Mile

Se tutti usano i motori a C.I. un motivo ci sarà, o sono tutti stupidi?
il motivo è strettamente economico le turbine costano molto di più per potenze così basse sotto il MW non sono neanche da prendere in considerazione rispetto ad un motore a C.I.
In più per un funzionamento dicontinuo come ha un impianto del genere il kotore a C.I. è più indicato.
Io queste turbine per biogas non le conosco, ma è vero che il motore a C.I. ha più manutenzione della turbina però la manutenzione della turbina costa di più oltre che costare di più la turbina stessa, quindi usando un gas sporco come il biogas (che contiene H2S) non so quanto possano durare le pale della turbina, certo che anche il motore a C.I. non gode se abbiamo H2S, ma un conto è cambiare delle guarnizioni un conto sostituire una pala della girante della turbina!

io opterei per un sistema di motori a c.i. ridondande .
Sicuramente il costo iniziale sarà piu alto ,ma si eviteranno i fermi ordinari e straordinari dell'impianto

Non conosco la vita utile nè di un motore a c.i. nè quella di una turbina. E non conosco neppure i costi di manutenzione e gli intervalli di quelle programmate.
So solo che un motore a c.i. costa all'incirca 1000 €/kW.
Mi sto informando sui costi di acquisto dei motori e delle turbine e di tutti i costi di gestione/manutenzione. Quando li conoscerò vi sarò sapere.
Intanto se qualcuno li conoscesse già...
Grazie
M.

Originariamente inviata da alexraffa

Allora...
7500 ore sono 312 giorni all'anno, fanno 53 gg di down time in un anno, un giorno alla settimana circa mediamente.

In dipendenza dal tipo di motore, gli intervalli di manutenzione "obbligatori" sono ad almeno 3.500 ore (ogni 6 mesi) e sono studiati per resistere 80.000 ore tra una ricostruzione completa ed un'altra.

tutto chiaramente nella migliore delle ipotesi.

come dicevo, questi che vedi sono parametri "ottimistici" por un motore da 1500 rpm alimentato a gas metano.

non penso però che altri tipi di motori a c.i. possano avere durate molto più lunghe, in esercizio continuo, semmai è più probabile che gli intervalli di manutenzione e "revisione" siano più ravvicinati.
Bisognerebbe conoscere il costo delle operazioni, ma io non sono riuscito a farmelo dire (dato che non sono già cliente.)

Saluti

ma per la manutenzione conta molto il grado di pulizia del biogas, Quanti ppm di H2S abbiamo in ingresso al motore?
è quello il fattore che incide maggiormente sulla durata e sulla manutenzione quindi, del nostro motore a C.I.

Scusate se magari riesumo una discussione un pò vecchiotta, ma magari a qualcuno interessa: di impianti a biogas in italia con turbina a gas si contano sulle dita di una mano, sono circa una decina, il motivo di ciò è da ricercare sopratutto nel costo della turbina a gas (in realtà si parla di microturbine) che a spanne vanno a circa 2000 €/KW, (circa il doppio cioè di un motore a CI di pari potenza), hanno però rese in potenza elettrica piuttosto elevate, più elevate di un motore a CI; anche se il costo iniziale è piuttosto elevato c'è da dire che la prima manutenzione la si può eseguire a circa 8000 ore di funzionamento (circa un anno) però hanno il grave difetto nel deteriorarsi molto ad ogni spegnimento, la turbina perde circa 300 ore di vita ad ogni spegnimento, cosa che si riperquote in caso di spegnimenti per manutenzione all'impianto.
Altra cosa, solitamente (o almeno non ricordo di averne sentito) il turbogas lo si utilizza per potenza dal MW in su, sotto tale potenza non è conveniente usarlo.
Per questo motivo fino a 10 MW di potenza normalmente si utilizzano motori a CI e da qui il fatto che impianti del genere siano così rari.
Probabilmente con l'aumento della disponibilità e la loro diffusione nel prossimo futuro il loro prezzo subirà un abbassamento.

Originariamente inviata da Federico82

Scusate se magari riesumo una discussione un pò vecchiotta, ma magari a qualcuno interessa: di impianti a biogas in italia con turbina a gas si contano sulle dita di una mano, sono circa una decina, il motivo di ciò è da ricercare sopratutto nel costo della turbina a gas (in realtà si parla di microturbine) che a spanne vanno a circa 2000 €/KW, (circa il doppio cioè di un motore a CI di pari potenza), hanno però rese in potenza elettrica piuttosto elevate, più elevate di un motore a CI; anche se il costo iniziale è piuttosto elevato c'è da dire che la prima manutenzione la si può eseguire a circa 8000 ore di funzionamento (circa un anno) però hanno il grave difetto nel deteriorarsi molto ad ogni spegnimento, la turbina perde circa 300 ore di vita ad ogni spegnimento, cosa che si riperquote in caso di spegnimenti per manutenzione all'impianto.
Altra cosa, solitamente (o almeno non ricordo di averne sentito) il turbogas lo si utilizza per potenza dal MW in su, sotto tale potenza non è conveniente usarlo.
Per questo motivo fino a 10 MW di potenza normalmente si utilizzano motori a CI e da qui il fatto che impianti del genere siano così rari.
Probabilmente con l'aumento della disponibilità e la loro diffusione nel prossimo futuro il loro prezzo subirà un abbassamento.

forse ai più, me compreso, non è chiaro perchè ad ogni spegnimento si verifica un così pronunciato deterioramento della turbina. Puoi spiegarci il perchè?

Grazie mille per il tuo interessante intevento!

A presto.

non direi che una turbina delle rese elettriche più elevate. infatti le migliori si attestano al 33% mentre un c.i. al 42%.
nel c.i. ci sono più manutenzioni, ma alla fine i kWh prodotti in un anno sono sempre di più che con la turbina.
altro discorso per le grosse taglie, dove si può accoppiare alla turbogas il recupero termico con una turbina a vapore, li il rendimento è più elevato rispetto al c.i..

Originariamente inviata da SolarPrex

forse ai più, me compreso, non è chiaro perchè ad ogni spegnimento si verifica un così pronunciato deterioramento della turbina. Puoi spiegarci il perchè?

Grazie mille per il tuo interessante intevento!

A presto.

Ciao,
è legato più che altro alle temperature che vengono generate in camera di combustione e quindi all'entrata della turbina, temperature nell'ordine dei 1000°C che le pale della turbina devono sopportare ad un regime di rotazione estremamente elevato, nell'ordine dei 100K rpm. Per questo le palette durante la loro realizzazione subiscono particolari trattamenti termici che lo spegnimento e quindi lo sbalzo di temperatura tende a rovinare.
C'è da sottolineare anche che i primi stadi della turbina vengono realizzati con particolari fusioni monocristalline, struttura reticolare che ha la caratteristica di resistere bene a temperature estremamente elevate ma in condizioni di velocità costante, le accelerazioni e le decelerazioni dello spegnimento generano forze che vengono "mal digerite" (passatemi questo brutto termine).
Legato sempre a questo bisogna ricordare che il tempo per arrivare a regime è nell'ordine delle 10-12 ore proprio per dare il tempo di accomodarsi a tutte le parti.
Per questo gli aerei (soprattutto quelli militari) che utilizzano turbine del tutto simili, hanno bisogno di moltissime ore di manutenzioni, alcune volte di 5 ore per ogni ora di volo eseguito.

Originariamente inviata da WTR

non direi che una turbina delle rese elettriche più elevate. infatti le migliori si attestano al 33% mentre un c.i. al 42%.
nel c.i. ci sono più manutenzioni, ma alla fine i kWh prodotti in un anno sono sempre di più che con la turbina.
altro discorso per le grosse taglie, dove si può accoppiare alla turbogas il recupero termico con una turbina a vapore, li il rendimento è più elevato rispetto al c.i..

Arrivare al 42% per un motore a CI è un pò difficile, molto più facile che arrivi a valori di 30-35%.
Solitamente a spanne si dice che 1/3 viene trasformato in energia utile e 2/3 finiscono dispersi in energia che va persa ai fumi, all'acqua di raffreddamento e a quella dell'olio.

Una turbina arriva agevolmente a valori di 33-38% che non sembrano molti di più rispetto ad un motore a CI, ma alla fine dell'anno quei 2-3 punti percentuali si fanno sentire.

ti assicuro che ci sono motori a C.I. che superano il 40%, se il motore gira ad un numero di giri costante come in questo caso i rendimenti si ottimizzano.

Ah, ok, so che a regime constante l'efficienza è ottimizzata, però non ricordavo fino a questi valori.

Parola torna indietro allora.

Nei preventivi e nei business plan si calcolano 0.015 € per kwh prodotto per la manutenzione del motore; ma sono comprensivi di tutto? cioè è compresa anche la sostituzione della testa dopo circa 45.000 ore?

Calcolando un motore da 180kw per 7.500 ore annue = 1.350.000 kwh annui x 0.015 € = 20.250 € annui.

Bhe spero siano allora anche meno di 0.015, penso sia 0.010 € con una spesa annua di circa 13.000 € (in 15 anni sono ben 195.000 €!!) per ammortizzare anche le manutenzioni straordinarie ogni 6 o 7 anni!!

Ho contattato alcuni produttori di turbine per bio-gas.
Mediamente il costo di una turbina da 200 kW completa è di circa 400.000 € (cioè compreso il generatore e tutto ciò che serve per arrivare ai morsetti, ingegneria compresa); quindi circa 2.000 €/kW.
Queste macchine sono progettate per funzionare 80.000 h (con sotituzione della turbina a 40.000 h).
La manutenzione è davvero poca cosa in termini di tempo e quindi di fermo macchina; ne hanno una a 4000 h ed una a 8000 h; sono manutenzioni (a sentire chi le vende...) della durata di una mezza giornata ciascuna.
Alcuni venditori offrono un contratto di manutenzione full-service: manutenzioni ogni 4000 h, mautenzioni straordinarie e sostituzione della turbina alle 40.000 h. Tale contratto arriva alla 79.999-esima ora di funzionamento della macchina. Il costo mi hanno confermato aggirarsi attorno a 30.000 €/anno.
Questo è quanto ho trovato fino ad oggi, ma continuo la ricerca....
Ciao a tutti
Mile

Benissimo Mile ottima ricerca,
io ti dico che un motore a C.I. da 1 MW (cioe 2 da 500KW ciascuno) costa 670.000€ cioè 670 € al KW, e con rendimenti superiori al 40%.
I fermi macchina per la manutenzione per impianti così non sono rilevanti, questi sono impianti che lavorano in maniera discontinua infatti si mette a monte del motore una cupola gasometrica come polmonatura, non avrai mai una produzione costante di biogas nell'arco delle 24h.
Di conseguenza i fermi macchina per la manutenzione diventano irrilevanti ai fini produttivi dell'impianto.
Ecco perchè tutti o quasi optano per i motori a C.I. entro certi limiti di potenza ovviamente, 670 €/KW contro 2000, e rendimento superiore.

Ciao giosp77,
grazie per i dati che hai fornito. Potrei conoscere anche il valore economico delle manutenzioni annuali dei motori a C.I. di cui hai accennato? E le ore di funzionamento tipico di tali macchine in un anno (considerando la discontinuità della produzione di biogas)?
Sto preparando una tabellina di paragone tra turbine e motori a C.I.; continuo quindi nella mia ricerca estenuante...
Grazie ancora
Mile

Manutenzione
Prezzi e ambito di fornitura
Tipo di motore SES / DEUTZ TCG 2016 V12
Potenza elettrica 537 kW
Potenza all’ albero 555 kW
Ore di funzionamento 80.000
Anni di funzionamento 10
Intervallo di manutenzione 1.500 ore di funzionamento
Programma fasi di manutenzione E10 E30 E40 E50 E60 E70
Numero di fasi di manutenzione 6 28 21 3 2 1
manutenzione + revisione motore
Ogni ora 5,30 €
Ogni kWel 0,0099 €
Container Secondo ambito di fornitura
Ogni ora 0,81 €
Ogni kWel 0,0015 €
Manutenzione e revisione secondo specifiche e programmi di manutenzione.
Le condizioni di funzionamento dovranno essere mantenute dall’ utilizzatore finale, in particolare qualità
gas, qualità acqua e condizioni ambientali.
L’ operatore assicura periodici controlli tecnici con personale qualificato ed addestrato.
I prezzi per manutenzione e revisione sono prezzi budget e dovranno essere calcolati dopo aver chiarito
l’ esatto ambito di fornitura e le condizioni di funzionamento finali.
Prezzo manutenzione e revisione per ogni container completo senza fornitura olio di lubrificazione
Ogni ora 6,10 €
Ogni kWel 0,0114 €

per quanto riguarda la produzione di biogas è difficile da prevedere la continuità, conta poi che i motori sono sempre sovradimensionati rispetto alla capacità dell'impianto altrimenti butteresti del biogas, a questo serve la cupola gasometrica per regolarizzare il funzionamento dei motori e non fare si che si accendono e spengono. Per la tesi tieni conto 8 ore di lavoro e 1 ora di fermo.
Spero di esserti stato utile, in bocca al lupo.

Utilissimo. Grazie ancora.
CIAO

Ciao a tutti,
pur essendo più attivo nel settore idroelettrico mi permetto di inserire un commento sul biogas essendo il gestore di 2 impanti a biogas di potenza media grande (550 + 550 kVA e 754 + 754 kVA).
La scelta sui motori a combustione è stata dettata dal fatto che le turbine di solito hanno taglie più piccole (conosco bene Ibt , gran bel prodotto, lo cito perchè il nome è già stato fatto) e i motori a combustione interna sono di una nota ditta spagnola.
Prestazioni buone anche se con il minihydro non ci sono paragoni, essendo il biogas composto , nel nostro caso, da 55/52% di CH4 e il resto schifezze varie tra cui la pericolosissima acqua e zolfo.
Qualcuno ha già detto prima che bisogna stare attenti ai solfiti giustamente e anche all'acqua aggiungo io con un sistema di refrigerazione, non riscaldamento.
Vita tecnica delle macchine abbastanza corta, ma dipende dal tipo di combustibile, circa 4/5 anni durante i quali ci sono le manutenzioni periodiche e per chiudere bisogna anche aggiungere che in fase di autoconsumo , usiamo l'energia per autoconsumo e l'eccedenza la vendiamo alla rete, ha problemi di regolazioni.Confermo i costi di manutenzione giòà citati aggiungendo che spesso in caso di fermo macchina per sensori e piccole schede elettroniche i tempi non sono brevi (spero che capiti solo a noi e non a tutti...)
Concludendo impianti molto interessanti da un punto di vista di produzione (noi produciamo circa 12/15 GWh/anno) ma molto faticosi da gestire, però una volta che ci si è fatta un pò di esperienza addestando un addetto alle macchine i costi scendono notevolamente.
La nostra azienda comunque sta prevedendo un potenziamento delle macchine a riprova che nonostante tutto ci crediamo e speriamo che le nuove tariffe dei decreti attuativi arrivino presto.
Alla prox
Rem

Ciao Rem,
grazie per la risposta alla discussione.
Cosa intendi per "sistema di refrigerazione, non riscaldamento" a proposito della produzione di acqua?
Ciao e grazie ancora