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Sistemi di recupero dell’energia dissipata nell’industria, le tecnologie proposte da Enel X

Soluzioni tecnologiche per i grandi stabilimenti industriali utilizzando contratti di prestazione energetica (EPC) in formula ESCo: Enel X sostiene l’investimento a proprio carico e gestisce l'impianto per tutta la durata contrattuale.

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I cicli industriali produttivi richiedono enormi dispendi energetici che non devono essere trascurati, ma, se conosciuti, possono essere sfruttati proattivamente per incrementare il livello di efficienza energetica di un’azienda rendendola quanto più sostenibile possibile.

È infatti possibile recuperare cascami termici da lavorazioni e dai macchinari stessi per produrre energia utile gratuita, anziché dissipare in modo non efficiente tali fonti energetiche.

Si tratta di tecniche più o meno collaudate ed efficienti grazie alle quali è possibile ottenere un risparmio energetico per le aziende, limitando le spese e l’impatto ambientale complessivo.

In alcuni casi, i vantaggi derivanti dall’efficienza di processo vengono gestiti internamente al sistema industriale, mentre in altri casi l’eventuale surplus energetico può essere immesso nella rete, con conseguente pagamento di corrispettivo, generando così una situazione win-win che avvantaggia l’azienda, che riduce gli sprechi e ottiene un beneficio economico.

Di seguito, si riportano alcune delle principali tecnologie offerte da Enel X tramite Energy Performance Contract (EPC) che permettono di ottenere un’elevata efficienza energetica nei processi industriali (per il dettaglio vedi approfondimento in basso):

  1. Recupero termico dai fumi esausti per la produzione di energia elettrica tramite cicli ORC
  2. Utilizzo dell’espansione del vapore per la produzione di energia elettrica o meccanica
  3. Utilizzo della turboespansione del gas metano per la produzione di energia elettrica o meccanica

I benefici derivanti dall’impiego di queste tecnologie consentono quindi di produrre energia in un modo sempre più pulito, flessibile e sostenibile, con una conseguente riduzione delle emissioni di CO2.

Nell’ambito di queste tecnologie, Enel X propone ai suoi clienti del settore industriale soluzioni chiavi in mano, gestendo e realizzando tutte le fasi di progetto, dall’analisi di fattibilità alla gestione e manutenzione dell’asset nel tempo. Tipicamente, la proposta si basa su contratti di prestazione energetica (EPC) in formula ESCo tramite i quali Enel X sostiene l’investimento a proprio carico e gestisce per tutta la durata contrattuale (in genere dai 5 ai 10 anni) l’impianto garantendone le performance previste.

La proposta di Enel X consente ai grandi clienti industriali di non immobilizzare risorse finanziare su tipologie di impianti non-core business, comportando un doppio beneficio in termini di risparmio energetico in bolletta e assenza di capitale proprio investito. Inoltre, grazie alla garanzia delle performance dell’impianto per tutta la durata contrattuale (assicurate tramite formule di tipo bonus/malus), il cliente ha da subito chiara l’entità del risparmio energetico ottenibile dall’esercizio dell’impianto.

La remunerazione di Enel X per i costi e le attività sostenute può avvenire attraverso diverse formule contrattuali come, ad esempio, la condivisione del risparmio generato oppure tramite la vendita del vettore energetico prodotto.

In particolare, con le formule contrattuali di tipo PPA (Power Purchase Agreement), il cliente può beneficiare di un prelievo di energia a prezzo fisso per tutta la durata contrattuale, riducendo al contempo il rischio dovuto alle oscillazioni dei prezzi dell’energia sul mercato con una previsione e allocazione più efficacie dei costi di approvvigionamento energetico negli anni.

Altro valore aggiunto della formula capital intensive di Enel X risiede nella gestione e manutenzione dell’impianto che consente quindi di sgravare il cliente dalla gestione e conduzione dell’asset tramite analisi predittive e algoritmi di calcolo in grado di ottenere elevati livelli di affidabilità, performance e producibilità dell’impianto nel tempo con servizi di O&M mirati.

Per informazioni: Soluzioni di efficientamento energetico di Enel X 

 

APPROFONDIMENTO TECNICO SULLE PROPOSTE DI ENEL X

  1. Recupero termico tramite cicli ORC

Per ORC (Organic Rankine Cycle) si intende il processo che permette di recuperare il calore in uscita dai fumi di scarico dei cicli industriali per la produzione di energia elettrica.

Si tratta del metodo più tradizionale per innalzare l’efficienza energetica di un processo industriale, permettendo un risparmio energetico medio di circa 1.000 tep/anno (dati ENEA, RAEE 2012).

Il processo prevede l’utilizzo di fluidi organici ad alto peso molecolare in cicli Rankine progettati ad hoc. In particolare, il sistema è composto da uno recupero termico che ha la funzione di trasferire il calore disponibile al fluido vettore, un impianto ORC per produrre energia elettrica a partire da suddetto calore e da un sistema che dissipi il calore di condensazione a valle dell’impianto.

Il vettore energetico utilizzato per la vaporizzazione del fluido organico è in genere olio diatermico (olio minerale, o sintetico per temperature oltre i 300 °C) o acqua, mentre per la condensazione generalmente vengono utilizzati appositi air cooler o circuiti ad acqua con torri evaporative qualora ci fosse disponibilità della fonte idrica.

Gli interventi di recupero di calore con tecnologia ORC trovano applicazione in numerosi processi industriali, contribuendo alla loro sostenibilità (riduzione delle emissioni per mancato consumo di energia elettrica) e alla loro competitività (il risparmio di energia riduce il costo di produzione); oltre all’efficientamento del processo produttivo e alla diminuzione dei consumi energetici, questa tecnologia presenta una lunga durata di tutti i componenti, elevata affidabilità e bassa manutenzione.

Un’altra opportunità di risparmio può essere quella di recuperare calore dai fluidi di raffreddamento dei cicli produttivi: ponendo particolari scambiatori si può recuperare il calore contenuto nei fluidi caldi, che sarebbe altrimenti di difficile trattamento.

Altro importante punto di forza di questa tecnologia risiede nella possibilità di ottenere incentivi tramite il meccanismo dei certificati bianchi (Titoli di Efficienza Energetica) consentendo di ricavare un ulteriore importante contributo economico all’interno del bilancio aziendale.

I principali settori di impiego sono rappresentati da processi altamente energivori quali cementifici, vetrerie, cartiere, impianti chimici e siderurgici.

  1. Espansori di vapore a vite

L’impiego di questa tecnologia consente di sostituire, all’interno dei cicli industriali utilizzanti vapore, le laminazioni di pressione dissipative con un espansore a vite in grado di recuperare il salto pressorio del vapore per la produzione di energia meccanica o elettrica.

Essenzialmente, l’espansore è costituito da una coppia di rotori elicoidali lobati, che ruotano all’interno di un’intelaiatura fissa che li racchiude completamente.

Questi impianti presentano un elevato grado di flessibilità garantendo un’elevata efficienza di funzionamento al variare della portata di vapore processata, garantendo al contempo un ridotto impatto a livello di ingombri, tematiche ambientali e costi di gestione/manutenzione. In qualsiasi momento possono essere by-passati in quanto operanti in parallelo rispetto alla valvola di laminazione esistente garantendo così la continuità di esercizio all’interno del sito.

Configurazione particolarmente innovativa, prevede la possibilità di utilizzo di questi impianti in accoppiamento meccanico con altri impianti quali, ad esempio, compressori a vite consentendo di ridurre in maniera sensibile il consumo di energia elettrica associato alla produzione di aria compressa all’interno del sito.

Per quanto riguarda invece la capacità di generazione elettrica, ad oggi sul mercato si possono trovare impianti in grado di produrre una potenza compresa tra i 70 e i 500 kWe.

I principali settori di impiego di questa tecnologia sono rappresentati da tutti quei processi che utilizzano vapore prodotto ad alta pressione e successivamente in parte laminato per esigenze di processo (ad esempio, 12,5 – 3 bar).

Anche per questa tecnologia risulta possibile ottenere incentivi tramite il meccanismo dei certificati bianchi (Titoli di Efficienza Energetica).

  1. Turboespansione del gas metano

La turboespansione consente di recuperare quell’energia che normalmente viene dissipata nei sistemi tradizionali di laminazione di gas.

Il turboespansore è una macchina che recupera l’energia tradizionalmente dissipata nelle principali cabine di riduzione del metano a seguito della laminazione necessaria per la fornitura alle utenze finali.

Nei metanodotti il gas viene trasportato a pressioni elevate (40-70 bar), ma nei luoghi di distribuzione deve essere decompresso (2-20 bar). Riduttori regolatori di pressione compiono una laminazione del gas fino alla pressione desiderata, mantenendola costante al variare della portata. In caso di elevati salti di pressione, per evitare l’effetto Joule Thompson di un eccessivo abbassamento della temperatura a valle, è inoltre necessario preriscaldare il gas. L’energia meccanica di pressione posseduta dal gas viene tutta dissipata in calore.

Tale energia può invece essere ampiamente recuperata facendo espandere il gas in una turbina capace di generare potenza meccanica, nonostante sia necessario spendere maggiore energia termica per il preriscaldamento. Mediante l’espansione si è in grado di recuperare, per ogni chilo di gas fluente, un’energia meccanica pari a un’identica quantità di energia termica, al netto del rendimento degli scambiatori. Il rendimento della trasformazione è almeno raddoppiato rispetto alle tradizionali macchine termiche o centrali termoelettriche, grazie al recupero dell’energia spesa a monte, e altrimenti perduta.

Il bilancio energetico è positivo e l’impatto ambientale minimizzato, dato che non sono richiesti consumi di combustibile pregiato per la produzione di elevate temperature, come nelle centrali termoelettriche, necessitando solo di un riscaldamento tipicamente a 50-60°, facilmente ottenibile da residui energetici di basso pregio, o tramite caldaie, teleriscaldamento o cogenerazione.

Il turboespansore, posto in parallelo alle tradizionali cabine di riduzione del gas, di 1° e di 2° salto, non rende necessario alcun controllo aggiuntivo sulle linee tradizionali, essendo l’apertura e la chiusura dei riduttori regolata dalle condizioni di pressione della rete stessa.

I principali settori di impiego riguardano i siti industriali allacciati direttamente alla rete di distribuzione in grado di garantire elevati salti di pressione e portate di esercizio (generalmente maggiori di 5.000 Smc/h).

Anche per questa tecnologia risulta possibile ottenere incentivi tramite il meccanismo dei certificati bianchi (Titoli di Efficienza Energetica).

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