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
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Pratt & Whitney , une division de United Technologies Corporation (UTC), estle leader mondial dans la conception, production et service de moteursd’avions, turbines à gaz industrielles et de systèmes de propulsion pourl’industrie spatiale.
Pratt & Whitney Power Systems (PWPS), l’activité de Pratt & Whitney dansle secteur des turbines à gaz, fourni la production d’énergie et des solutions detransmission mécanique pour la production électrique, les marchés de l’huile etdu gaz, ainsi que le service durant toute la durée de vie du produit.
PWPS produit et vend également le système PureCycle® qui peut exploiter lachaleur sous forme d’eau chaude à partir de nombreuses sources, telles que lagéothermie, les fluides co-produits de l’huile et du gaz, les moteurs inverses etla chaleur résiduelle des industries, afin de produire une électricité propre etfiable.
Turboden , une entreprise Pratt & Whitney Power Systems , est le leadereuropéen de la production de turbogénérateurs ORC pour la production et lacogénération d’énergie électrique et de chaleur à partir de sourcesrenouvelables et de récupération de chaleur des procédés industriels.
• Bénéfice d’exploitation de $1.99 milliards en 2010• Recette de $12.94 milliards• 36,000 employés • plus de 11,000 clients• 195 pays
Qui nous sommes - Une entreprise Pratt & Whitney Power Systems
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1980-2011- 30 ans d’expérience de Turboden
1984 -turbogénérateur ORC 40 kWel pour application solaire à Perth, Australie.
1987 –turbogénérateur ORC à biomasse de 3 kWel, Milan
2008 – turbogénérateur ORC à récupération de chaleur sur incinérateurde 3 MW, Belgique
1988 – application géothermie en Zambie avec ORC de 200 kWel
2009 – premières 100 installations et 100MWel installés.
2010 – première installation hors Europe
2011 – plus de 200 installations ORC dans le monde
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� unités standards de 600 kW à 3 MW
� Solutions personnalisées jusqu’à 15 MW
� unités standards de 600 kW à 3 MW
� Solutions personnalisées jusqu’à 15 MW
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électricité
chaleur
Biomass
Waste-heat
Geothermal
Solar
Turboden – Notre activité
Nous projetons et développons des turbogénérateurs basés sur latechnologie ORC (Cycle de Rankine Organique), pour la productioncombinée d’énergie électrique et de chaleur, particulièrement adaptéesaux réseaux de distribution.
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Principe thermodynamique : le cycle ORC
TE
MP
ER
ATU
RE
ENTROPY
WATER
THERMAL OIL
THERMAL OIL
Evaporator
Pump
Condenser
WATER
Regenerator
Generator
Le turbogénérateur utilise l’huile diathermique à haute température pour préchauffer et évaporer un fluideorganique de travail dans l’évaporateur (8�3�4). La vapeur organique se détend dans la turbine (4�5), quiest directement connectée au générateur électrique à l’aide d’un joint élastique. La vapeur passe au traversdu régénérateur (5�9) et ainsi préchauffe le fluide organique (2�8). La vapeur est ensuite condensée dansle condensateur (refroidie à l’aide du liquide de refroidissement : eau) (9�6�1). Le liquide organique estfinalement pompé (1�2) dans le régénérateur et ensuite dans l’évaporateur, complétant ainsi la séquencedes opérations en circuit fermé.
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Pourquoi un fluide organique à masse moléculaire élevée plutôt que l’eau ?
Eau
� Petites molécules qui voyagent à vitesse élevée
� Erosion des parties métalliques et des pales de la turbine
� Turbines pluri stade et avec forte tension mécanique
Fluide organique
� Flot plus élevé et plus lent
� Diamètre de la turbine plus large
� Usure temporelle des parties métalliques et des pales plus faible
EAU FLUIDE A MASSE MOLECULAIRE ELEVEE
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Les avantages du turbogénérateur ORC Turboden
Avantages techniques
� Cycle thermodynamique à rendement élevé
� Haut rendement de la Turbine (jusqu’à 90%)
� Faible tension mécanique de la turbine, due à la faible vitesse en périphérie
� Faible nombre de tours de la turbine, afin de permettre la liaison directe au générateur électrique sans nécessité de réducteur de tours interposés
� Absence d’érosion des pales de la turbine due à l’absence d’humidité dans les douilles
Avantages opératifs et de résultats
� Procédure de démarrage simplifiée
� Fonctionnement automatique et continu
� Manutention minimale
� Fonctionnement silencieux
� Haute fiabilité (Amont- plus de 55,000 heures de fonctionnement, fiabilité>98%)
� Fonctionnement à charge partielle jusqu’à 10% de la puissance nominale
� Haut rendement même en charge partielle
� Besoin en main d’œuvre : environ 3-5 heures/semaine
� Longue durée de vie
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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
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Example of cogenerative ORC plant in biomass application
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ORC Plants – Perfomances
�Gross electric efficiency: up to 24%
� Overall energy efficiency: 98%
100 %
18 to 24 %
2 %
80 to 74%
Thermal power from thermal oil (or other heat carrier)
Thermal power to heat users
Gross electric power
Thermal losses (insulation and generator losses)
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HRS – High electrical efficiency units
HRS for electricity generation and cogeneration fro m biomass
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CHP – Réseau de chauffage urbain
SANS ORC
AVEC ORC
UTILISATEUR DE LA
CHALEUR
CHAUDIÈRE À BIOMASSE BIOMASSE
Eau chaude
Eau froide
UTILISATEUR DE LA
CHALEUR
BIOMASSEEau
froide
Eau chaude
CHAUDIÈRE À BIOMASSE
Huilediathermique
Energie Electrique
ORC
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Example of District Heating applicationsBiomass Main References
Renon in Italy - RNModel: T800Client: Bioenergie Fernheizwerk Ritten coopStart-up: December-08Localisation: Renon (BZ) – ItalyFuel: Wood chipsElectric power generated: 990 kWeThermal power application: district heatingThermal power generated: 4,0 MWthWater temperature: 60 - 90°CBoiler 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 tota l thermal power for about 400 customers)
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Applications Récupération Chaleur / Sources d’énergie
� 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 Gaseuses
Sources Liquides
Sources Condensées
� Flots de chaleur en raffineries� Circuits d’Eau de refroidissement de process industr iel (ou autres fluides) � Eau de refroidissement des moteurs à combustion
� 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 ind ustriels cesses (exemple: siderurgie)
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Turboden Heat Recovery plants, some cases
Recovery in refractory production processRHI GROUP (Radenthein, Austria)Start up 1° quarter 2009
Capacity production of refractory: ~ 250 ton/dayHeat Source: exhaust gas at ~ 500°CGases cooled down to 150°C
ORC ELECTRICAL POWER : ~ 1 MWe
Recovery in glass factoryAGC (Cuneo, Italia)Start up January 2012
Glass production capacity: ~ 600 ton/dayHeat Source: exhaust gas around ~ 550°CGases cooled down to ~ 390°C
ORC ELECTRICAL POWER: ~ 1,3 MWe
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Recovery from cement factoryCIMAR – ITALCEMENTI (Ait Baha, Marocco)Start up October 2010
Clinker production capacity: ~ 5.000 ton/dayHeat Source: exhaust gas at ~ 330 CGas 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
Turboden Heat Recovery plants, some cases
Recovery from cement factory
Holcim Group – 2 Units under construction – Romania / SlovakiaStart up planned: second quarter 2012
Production capacity: ~ 4.000 ton/dayHeat source: exhaust gas at ~ 360 C (PRS) e ~ 250 C (CC)
ORC ELECTRICAL POWER: ~ 4 MWe – RomaniaORC ELECTRICAL POWER: ~ 5 MWe – Slovakia
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Recovery from combustion enginesRicciarelli S.p.a. (Pisticci, Italia)Start up: III quarter 2011
Heat Recovery from exhaust gases of 3 diesel engines Wärtsilä of 17 MWeeachEngine fuel: palm oilTemperature of exhaust gases: ~ 350°C (cooled down to ~ 150°C)
ORC ELECTRICAL PRODUCTION: ~ 4 MWe
Turboden Heat Recovery plants, some cases
Recovery of gas TurbineIST – 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
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Project ORC Module Site Engines
Pisticci I TURBODEN 18 HR SPLIT (1,8 MWe)In operation since IV quarter 2010
Pisticci (I) 3 x 8 MWe Wartsila Diesel engines
Oxon TURBODEN 6 HR SPLIT (0,6 MWe)In operation since IV quarter 2008
Pavia (I) 1 x 8 MWe MAN Diesel engine
FinPower TURBODEN 6 HR DIR. EXCH. (0,6 MWe)In operation since II quarter 2009
Visano (I) 1 x 17 MWe Wartsila Diesel engine
Pisticci II TURBODEN 40 HR SPLIT (3,8 MWe)Under construction
Pisticci (I) 3 x 17 MWe Wartsila Diesel engines
Cereal Docks TURBODEN 6 HR DIR. EXCH. (0,6 MWe)Under construction
Portogruaro (I) 1 x 7 MWe Wartsila Diesel engine
Eukrasia TURBODEN 6 HR SPLIT (0,6 MWe)In operation since II quarter 2010
Catania (I)2 x 1 MWe JGS/GE gas engine + 3 x 0,8 MWe JGS/GE gas engine + 1 x 0,6 MWe JGS/GE gas engine
UlmTURBODEN 10 HR cogenerative (1 MWe)
Under constructionSenden (D) 2 x 2 JGS/GE gas engine
(+ additional heat from the process)
KempenTURBODEN 6 HR cogenerative (0,6 MWe)
In operation since I quarter 2012Kempen (D) Diesel engine
MondopowerTURBODEN 10 HR (1 MWe)
Under constructionChivasso (I) 1 x 17 MWe Wartsila Diesel engine
HSY TURBODEN 14 HR (1,3 MWe)
In operation since IV quarter 2011Ämmässuo (FIN) 4 x 4 MWe MWM gas engines
Heat Recovery from Internal Combustion Engines: reference projects
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Heat RecoveryMain References Example of Industrial application - 2 (1/2)
MIROM in Belgium - MI
Model: T30 HRClient: MIROMStart-up: 2nd quarter 2008 Localisation: Roeselare, BelgiumHeat source: hot water at 180°C (back 140 °C)
from urban waste iincineratorTotal electric power: 3 MwelNet 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°C (back 140 °C)
1/ District heating from 1986:
21 customers
7,5 km network
2/ ORC from 2006
In parallel of district heating use
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Heat RecoveryMain References Example of Industrial application - 2 (2/2)
1. Bunker2. Furnace3. Heat
recovery Steam generator
3a. Economizer3b. District Heating Network3c. ORC4a. ESP4b. Chemical Reactor4c. Bag Filter4d. Denox5. Chimney
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Policy and governance actions to reduce CO2 emissions
by energy valorization of process effluents in Energy Intensive Industries
www.hreii.eu
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The main H-REII objectives:
• Elaborate a demonstrative pilot model on the local area of Br escia, as a sample for theNational and European situation, widely applicable in else where similar districts, to reduceCO2 production from industrial processes.
• Mapping of Energy Intensive processes and the survey of main parameters and quantificationof wastewater for energy valorization are the starting activ ities to get a knowledge of theterritory “capability” and to draw specific baselines.
H-REII project - LIFE08 ENVIT 000422
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Why choose a Turboden ORC?
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1. Experience : Turboden projects and manufactures ORC units since 1980
2. References : Turboden has more than 230 ORC units3. Performance : high performance at top level, due to in-house
designed turbines and specifically selected fluids4. Reliability : 98% average functioning time5. Cutting-edge technology : Turboden has an internal R&D centre in
Milan focusing on fluid dynamics research6. High-quality : due to careful production and testing at the internal
production facility in Brescia7. Easy to use : the unit is designed to be easily operated even by
unskilled staff8. Long operational life : our units are specifically designed for long
duration, with over-sized components and safe design margins9. 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
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Turboden – en un coup d’œil
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Turboden strong points
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• Participation à des programmes de recherche nationaux et européens
• Coopération avec des universités européennes et des centres de recherche
• Optimisation des cycles thermodynamiques
• Sélection et contrôle des fluides de travail
• Conception thermo-fluido-dynamique
• Programmation et contrôle du software de supervision
• De nombreux brevets obtenus
• Evaluation de la faisabilité technico-économique des installations ORC
• Offres personnalisées afin de maximiser les objectifs économiques et environnementaux
• Conception mécanique des composants totalement « fait maison »
• Propriétaire de la conception et de la construction propre des turbines ORC optimisées
• INSTRUMENTS
� Programmes thermo-fluido-dynamiques
� FEA
� 3D CAD-CAM
� Analyses des vibrations
• Démarrage et mise en service
• Manutention, assistance technique et gestion des pièces de rechange
• Monitorage à distance et optimisation de la gestion des installations
• Fournisseurs de matières premières et composants sélectionnés
• Contrôle qualité et gestion de projet
• Modules montés en usine afin de minimiser les
• temps de montage « in situ »
R&D Ventes/marketing ConceptionProduction &
conduiteMaintenance
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Turboden – faits et chiffres
28(Last update: January 2011)
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Thank you for your attention.
For any contact:
- Biomass projectStephane Senechalstephane.senechal@turboden.it
- Heat Recovery projectSabrina Santarossasabrina.santarossa@turboden.it
29(Last update: January 2011)
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Turboden s.r.l. Via Cernaia, 10 - 25124 Brescia, Italia
tel +390303552001 fax +390303552011 info@turboden.it www.turboden.it
C.F./P.I. IT02582620981capitale sociale €1.800.000 i.v.
R.I.: C.C.I.A.A. di Brescia 02582620981 REA 461817
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