Présentation turboden

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Networking Event: Visite de l'incinérateur de
Mirom et de sa cogénération ORC

Cluster TWEED-Turboden

06 Mars 2012

Qui nous sommes - Une entreprise Pratt & Whitney
Power Systems
Turboden, une entreprise Pratt & Whitney Power Systems, est le leader
européen de la production de turbogénérateurs ORC pour la production et la
cogénération d’énergie électrique et de chaleur à partir de sources
renouvelables et de récupération de chaleur des procédés industriels.

Pratt & Whitney, une division de United Technologies Corporation (UTC), est
le leader mondial dans la conception, production et service de moteurs
d’avions, turbines à gaz industrielles et de systèmes de propulsion pour

l’industrie spatiale.

• Bénéfice d’exploitation de $1.99 milliards en 2010
• Recette de $12.94 milliards
• 36,000 employés
• plus de 11,000 clients
• 195 pays
Pratt & Whitney Power Systems (PWPS), l’activité de Pratt & Whitney dans
le secteur des turbines à gaz, fourni la production d’énergie et des solutions de
transmission mécanique pour la production électrique, les marchés de l’huile et
du gaz, ainsi que le service durant toute la durée de vie du produit.

PWPS produit et vend également le système PureCycle® qui peut exploiter la
chaleur sous forme d’eau chaude à partir de nombreuses sources, telles que la
géothermie, les fluides co-produits de l’huile et du gaz, les moteurs inverses et
la chaleur résiduelle des industries, afin de produire une électricité propre et
fiable.

2

1980-2011- 30 ans d’expérience de Turboden

1984 - 2008 – turbogénérateur
turbogénérateur ORC à récupération de
ORC 40 kWel chaleur sur incinérateur
pour application de 3 MW, Belgique
solaire à Perth,
Australie.
2009 – premières 100

installations et
1987 – 100MWel installés.
turbogénérateur
ORC à biomasse
de 3 kWel, Milan

2010 – première
installation hors
Europe
1988 – application
géothermie en
Zambie avec ORC
de 200 kWel 2011 – plus de 200
installations ORC
dans le monde

3


3

Turboden – Notre activité

Biomass

Geothermal

électricité

Solar
chaleur

Nous projetons et développons des turbogénérateurs basés sur la
technologie ORC (Cycle de Rankine Organique), pour la production
Waste-heat combinée d’énergie électrique et de chaleur, particulièrement adaptées
aux réseaux de distribution.

unités standards de 600 kW à 3 MW
Solutions personnalisées jusqu’à 15 MW

5

Principe thermodynamique : le cycle ORC

L
OI
AL
M
ER
TH Generator
TEMPERATURE

THERMAL OIL

Regenerator

Evaporator

WATER

ER
WAT Condenser
ENTROPY
Pump
Le turbogénérateur utilise l’huile diathermique à haute température pour préchauffer et évaporer un fluide
organique de travail dans l’évaporateur (8 3 4). La vapeur organique se détend dans la turbine (4 5), qui
est directement connectée au générateur électrique à l’aide d’un joint élastique. La vapeur passe au travers
du régénérateur (5 9) et ainsi préchauffe le fluide organique (2 8). La vapeur est ensuite condensée dans
le condensateur (refroidie à l’aide du liquide de refroidissement : eau) (9 6 1). Le liquide organique est
finalement pompé (1 2) dans le régénérateur et ensuite dans l’évaporateur, complétant ainsi la séquence
des opérations en circuit fermé.

6

Pourquoi un fluide organique à masse moléculaire élevée
plutôt que l’eau ?

Eau Fluide organique
Petites molécules qui voyagent Flot plus élevé et plus lent
à vitesse élevée Diamètre de la turbine plus
Erosion des parties métalliques large
et des pales de la turbine Usure temporelle des parties

Turbines pluri stade et avec métalliques et des pales plus
forte tension mécanique faible

EAU FLUIDE A MASSE MOLECULAIRE ELEVEE

7

Les avantages du turbogénérateur ORC Turboden

Avantages techniques Avantages opératifs et de résultats

Cycle thermodynamique à rendement Procédure de démarrage simplifiée
élevé
Fonctionnement automatique et continu
Haut rendement de la Turbine (jusqu’à
Manutention minimale

90%)
Fonctionnement silencieux
Faible tension mécanique de la turbine,
due à la faible vitesse en périphérie Haute fiabilité (Amont- plus de 55,000
heures de fonctionnement, fiabilité>98%)
Faible nombre de tours de la turbine, afin
de permettre la liaison directe au Fonctionnement à charge partielle jusqu’à
générateur électrique sans nécessité de 10% de la puissance nominale
réducteur de tours interposés Haut rendement même en charge partielle
Absence d’érosion des pales de la turbine Besoin en main d’œuvre : environ 3-5
due à l’absence d’humidité dans les heures/semaine
douilles
Longue durée de vie

8

Biomass – Fuels & Applications

Fuels
Wood biomass: sawdust, woodchips, bark, treated wood
Other biomass: dried sewage sludge, green cuttings, rice husk,
vinasse and vine cuttings, wood industry waste material etc …
Waste material

Heat Consumers

Timber drying in sawmills
Wine industry
MDF/PB Producers
Saw dust drying in wood pellet factories
Air pre-heating in MDF industry
District Heating networks
Refrigeration
Greenhouses

9

Copyright © – Turboden S.r.l. All rights reserved Example of cogenerative ORC plant in biomass application

10

ORC Plants – Perfomances

100 % 80 to 74%

Thermal power
Thermal to heat users
power from
thermal oil (or
other heat
carrier) 18 to 24 % Gross electric power

Thermal losses (insulation and
2% generator losses)

Gross electric efficiency: up to 24%
Overall energy efficiency: 98%

11

HRS – High electrical efficiency units
HRS for electricity generation and cogeneration from biomass

12

CHP – Réseau de chauffage urbain

CHAUDIÈRE
SANS ORC BIOMASSE
À BIOMASSE Eau
froide

Eau
chaude UTILISATEUR
DE LA
CHALEUR
Energie
Electrique

CHAUDIÈRE
AVEC ORC BIOMASSE
À BIOMASSE Eau
Huile froide
diathermique ORC
Eau
chaude UTILISATEUR
DE LA
CHALEUR

13

Biomass
Main References
Example of District Heating applications

Renon in Italy - RN
Model: T800
Client: Bioenergie Fernheizwerk Ritten coop
Start-up: December-08
Localisation: Renon (BZ) – Italy
Fuel: Wood chips
Electric power generated: 990 kWe

Thermal power application: district heating
Thermal power generated: 4,0 MWth
Water temperature: 60 - 90°C
Boiler supplier: VAS

Context / Special Feature
Total heat capacity production :
- 1 thermal oil biomass boiler : 5,2 MWth
- 1 gasoil boiler for consumption pics: 4 MWth
Separated district heating water circuit
Km of district heating: about 15 km (main root)
Nb. of customer s on the grid: about 250
Biomass storage for 7.000 cubic meter (poured volume, srm)
Planned upgrade: a second biomass boiler (16 MWth total
thermal power for about 400 customers)

Applications Récupération Chaleur /
Sources d’énergie
Sources Gaseuses
Gaz de moteurs de combustion interne (ORC comme cycle
secondaire aux moteurs diesel ou à gaz ou de turbines à gaz)
Gaz d’échappement des fours de sidérurgie
Gaz d’échappement de fours de Cimenterie, vitrerie ou autres
activités non ferreuse
Gaz d’échappement d’incinérateur de déchets (civil ou industriel)

Sources Liquides
Flots de chaleur en raffineries
Circuits d’Eau de refroidissement de process industriel (ou autres
fluides)
Eau de refroidissement des moteurs à combustion
Sources Condensées
vapeurs oragniques à condenser dans les raffineries
Surplus de vaperur de process de production (exemple: process de
productioin de papier)
Vapeur de circuit de refroidissement de process industriels cesses
(exemple: siderurgie)

15

Turboden Heat Recovery plants,
some cases

Recovery in glass factory
AGC (Cuneo, Italia)
Start up January 2012
Glass production capacity: ~ 600 ton/day
Heat Source: exhaust gas around ~ 550°C
Gases cooled down to ~ 390°C

ORC ELECTRICAL POWER: ~ 1,3 MWe

Recovery in refractory production process
RHI GROUP (Radenthein, Austria)
Start up 1° quarter 2009
Capacity production of refractory: ~ 250 ton/day
Heat Source: exhaust gas at ~ 500°C
Gases cooled down to 150°C

ORC ELECTRICAL POWER : ~ 1 MWe

some cases
Recovery from cement factory
CIMAR – ITALCEMENTI (Ait Baha, Marocco)
Start up October 2010
Clinker production capacity: ~ 5.000 ton/day
Heat Source: exhaust gas at ~ 330 C
Gas cooled down to 220 C, extra heat used for preheating of raw material
Main issues regarding the heat source:

• High ash content
•High variability due to the prduction cylce and seasons…
ORC ELECTRICAL POWER: ~ 2 MWe

Recovery from cement factory

Holcim Group – 2 Units under construction – Romania / Slovakia
Start up planned: second quarter 2012
Production capacity: ~ 4.000 ton/day
Heat source: exhaust gas at ~ 360 C (PRS) e ~ 250 C (CC)

ORC ELECTRICAL POWER: ~ 4 MWe – Romania
ORC ELECTRICAL POWER: ~ 5 MWe – Slovakia

some cases
Recovery from combustion engines
Ricciarelli S.p.a. (Pisticci, Italia)
Start up: III quarter 2011

Heat Recovery from exhaust gases of 3 diesel engines Wärtsilä of 17 MWe
each
Engine fuel: palm oil
Temperature of exhaust gases: ~ 350°C (cooled down to ~ 150°C)

ORC ELECTRICAL PRODUCTION: ~ 4 MWe

Recovery of gas Turbine
IST – TRANSGAS (Rosetown, Canada)
Start up Octobre 2011

Recovery from exhaust gases of 1 Gas Turbine Solar of 3,5 MWe

Temperature of exhaust gases: ~ 550°C (cooled down to ~ 180°C)

ORC ELECTRICAL PRODUCTION: ~ 1 MWe

Heat Recovery from Internal Combustion
Engines: reference projects
Project ORC Module Site Engines
Pisticci I TURBODEN 18 HR SPLIT (1,8 MWe) Pisticci (I) 3 x 8 MWe Wartsila Diesel engines
In operation since IV quarter 2010
Oxon TURBODEN 6 HR SPLIT (0,6 MWe) Pavia (I) 1 x 8 MWe MAN Diesel engine
FinPower TURBODEN 6 HR DIR. EXCH. (0,6 MWe) Visano (I) 1 x 17 MWe Wartsila Diesel engine
In operation since II quarter 2009

Pisticci II TURBODEN 40 HR SPLIT (3,8 MWe) Pisticci (I) 3 x 17 MWe Wartsila Diesel engines
Under construction
Cereal Docks TURBODEN 6 HR DIR. EXCH. (0,6 MWe) Portogruaro (I) 1 x 7 MWe Wartsila Diesel engine
Under construction
2 x 1 MWe JGS/GE gas engine +
Eukrasia TURBODEN 6 HR SPLIT (0,6 MWe) Catania (I)
3 x 0,8 MWe JGS/GE gas engine +
In operation since II quarter 2010
1 x 0,6 MWe JGS/GE gas engine
TURBODEN 10 HR cogenerative (1 MWe) 2 x 2 JGS/GE gas engine
Ulm Senden (D)
Under construction (+ additional heat from the process)
TURBODEN 6 HR cogenerative (0,6 MWe)
Kempen Kempen (D) Diesel engine
In operation since I quarter 2012
TURBODEN 10 HR (1 MWe)
Mondopower Chivasso (I) 1 x 17 MWe Wartsila Diesel engine
Under construction
TURBODEN 14 HR (1,3 MWe) Ämmässuo (FIN) 4 x 4 MWe MWM gas engines
HSY

19

Heat Recovery
Main References
Example of Industrial application - 2 (1/2)
MIROM in Belgium - MI
Model: T30 HR
Client: MIROM
Start-up: 2nd quarter 2008
Localisation: Roeselare, Belgium
Heat source: hot water at 180° (back 140 °
C C)
from urban waste iincinerator

Total electric power: 3 Mwel
Net electric efficiency: 16,5%
Cooling source: water/air dissipation
Context / Special Feature
• Installation in fonction since 1976
• Treatment capacity: 62.000ton urban waste/year
• 2 boilers of 8 MWth

• Use of heat: hot water at 180° (back 140 °
C C)
1/ District heating from 1986:
21 customers
7,5 km network
2/ ORC from 2006
In parallel of district heating use

Heat Recovery
Main References
Example of Industrial application - 2 (2/2)

1. Bunker
2. Furnace
3. Heat
recovery
Steam
generator
3a.
Economizer

3b. District
Heating
Network
3c. ORC
4a. ESP
4b. Chemical
Reactor
4c. Bag Filter
4d. Denox
5. Chimney

H-REII project - LIFE08 ENVIT 000422

Policy and governance actions
to reduce CO2 emissions
by energy valorization of process effluents in
Energy Intensive Industries

www.hreii.eu

.
The main H-REII objectives:

• Elaborate a demonstrative pilot model on the local area of Brescia, as a sample for the
National and European situation, widely applicable in elsewhere similar districts, to reduce
CO2 production from industrial processes.
• Mapping of Energy Intensive processes and the survey of main parameters and quantification
of wastewater for energy valorization are the starting activities to get a knowledge of the
territory “capability” and to draw specific baselines.


23


24

Why choose a Turboden ORC?
1. Experience: Turboden projects and manufactures ORC units since
1980
2. References: Turboden has more than 230 ORC units
3. Performance: high performance at top level, due to in-house
designed turbines and specifically selected fluids
4. Reliability: 98% average functioning time
5. Cutting-edge technology: Turboden has an internal R&D centre in

Milan focusing on fluid dynamics research
6. High-quality: due to careful production and testing at the internal
production facility in Brescia
7. Easy to use: the unit is designed to be easily operated even by
unskilled staff
8. Long operational life: our units are specifically designed for long
duration, with over-sized components and safe design margins
9. Customer satisfaction: we have clients buying different units over
the years, the best proof of customer satisfaction. Moreover, we
offer a high degree of unit customization following client specific
needs
10. After-sale services: extendable guarantees and maintenance
packages

25

Turboden strong points

Production & Maintenance
R&D Ventes/marketing Conception conduite

• Participation à des • Evaluation de la • Conception • Fournisseurs de • Démarrage et mise
programmes de faisabilité technico- mécanique des matières premières et en service
recherche nationaux et économique des composants composants • Manutention,
européens installations ORC totalement « fait

sélectionnés assistance technique
maison »
• Coopération avec des • Offres et gestion des
universités européennes • Propriétaire de la • Contrôle qualité et pièces de rechange
personnalisées afin
et des centres de de maximiser les conception et de la gestion de projet
• Monitorage à
recherche objectifs construction propre
• Modules montés en distance et
des turbines ORC
• Optimisation des cycles économiques et usine afin de optimisation de la
environnementaux optimisées
thermodynamiques minimiser les gestion des
• INSTRUMENTS installations
• Sélection et contrôle des • temps de montage
fluides de travail Programmes
« in situ »
• Conception thermo- thermo-fluido-
fluido-dynamique dynamiques
• Programmation et FEA
contrôle du software de
supervision 3D CAD-CAM

• De nombreux brevets Analyses des
obtenus vibrations

27

Thank you for your attention.

For any contact:

- Biomass project
Stephane Senechal
stephane.senechal@turboden.it

- Heat Recovery project
Sabrina Santarossa
sabrina.santarossa@turboden.it

(Last update: January 2011) 29


Turboden s.r.l.
Via Cernaia, 10 - 25124 Brescia, Italia
tel +390303552001 fax +390303552011
info@turboden.it www.turboden.it

C.F./P.I. IT02582620981
capitale sociale €1.800.000 i.v.
R.I.: C.C.I.A.A. di Brescia 02582620981
REA 461817

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