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1 © Wärtsilä AMICI DELLA TERRA / Dr. Marco Golinelli
Dr.Marco Golinelli Vice Presidente Wärtsilä Italia S.p.A.
Rome 19 Aprile 2011
Cogenerazione a bioliquidi:efficienza e sostenibilità
Seconda conferenza nazionale
sulle rinnovabili termiche
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AGENDA
• Wärtsilä • LBF• Il Lego® dell’Efficienza• Casi studio• Sostenibilità• Filiera industriale• Conclusioni
Wärtsilä Power Plants - Missione
Noi generiamo per i nostri Clienti un valore superiore per mezzo delle nostre soluzioni altamente flessibili, efficienti ed ambientalmente compatibili, che permettono una transizione verso una infrastruttura energetica più moderna e sostenibile.
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Wärtsilä – Smart Power Generation
SmartPower
Generation
SmartPower
Generation
Competitività e minimo impattoLa più alta efficienza elettrica a ciclo semplice(>46%)La più alta efficienza in condizioni estremeIl più basso consumo di acquaFlexicycle™ (Ciclo combinato a MCI) Alta efficienza a carico parzialeAlta efficienza di impianto a carico parziale grazie a modularità di impianto
Efficienza Energetica
Scelta continua dei combustibili più sostenibili
Impianti Multi tasking pronti per i mercati futuriIllimitato , ultrarapido ed affidabile avviamento e spegnimento senza impatto sul programma manutentivo.Riserva Rapida, inseguimento del carico, peaking e base loadTutti i servizi ancillari Supporto alla rete, facilitatori delle fonti rinnovabili
Eccellenza Operativa
Flessibilitàcombustibili
Soluzioni per • Combustibili liquidi o gassosi• Fonti rinnovabili
Protezione per il futuro• Impianti poli combustibili• Conversioni combustibili
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Ordini power plants 2010 (combustibili liquidi e gas)Other CEs
Note: includes all gas and liquid-fuelled power plants with prime movers > 5 MWNote: includes estimated output of steam turbines of combined cycles (factor 0.5 for industrial turbines, 0.4 for aero turbines)
Other GTs
23.7 GW
17.0 GW
3.9 GW
3.2 GW
1.9 GW
1.8 GW3.2 GW
1.9 GW
TOTAL MARKET: 56.6 GW
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Wärtsilä Powering the World*
Americas:Output: 9289 MWPlants: 362Engines: 1207
Asia:Output: 16830 MWPlants: 1608Engines: 3456
Europe:Output: 11330 MWPlants: 1771Engines: 3284
Total:47 400 MW
Plants: 4563Engines: 10014Countries: 168
Africa & Middle East:Output: 9951 MWPlants: 822Engines: 2067
*December 2010
Oil & gas
Flexible baseload
Industrial self-generation
Grid stability & peaking
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Wärtsilä Biocombustibili in Italia
Biomassa solida Bio combustibili Biogas Totale
N° 107 81 535 723
MW 499,58 529,357 461,944 1490,881
<1MW 1-3MW 3-10MW > 10MW <1MW 1-3MW 3-10MW > 10MW <1MW 1-3MW 3-10MW > 10MW <1MW 1-3MW 3-10MW > 10MW
35 21 22 19 52 10 10 9 325 135 18 2 412 166 50 30
Fonte: APER Studio Bioenergie 2009
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LBF – Liquid Bio Fuels
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Flessibilità Combustibili
Fuel Water Emulsions (FEW) Oil sands, Oil refinery power based on process residue
Heavy Fuel Oil (HFO) Baseload plants, Power Islands, Back-up power
Crude Oil (CRO) Oil field power, Oil pipeline pumpsets
Light Fuel Oil (LFO) Stand by & emergency power
Associated gas (AG) Oil field power, eliminates the need for flaring in oil fields
Natural gas (NG)Baseload power, power islands, grid stability services,compressor drives
Liquid Biofuels (LBF) Baseload power, Europe/Kyoto
LBF
Pressing
Hydrolysis -Fermentation
Pyrolysis
Pressing -Esterification
Gasification
Combustion
Oil Palm
Jatropha seed
Willow/poplar
Pine/Spruce
Waste fats/oils
Rape seed
Wheat
Maize
Potato
Straw
Crude Veg. Oil
Bio Diesel
Bio-oil
Ethanol
Methanol
DME
Bio Methane
Hydrogen
Electricity
Internal Combustion
engine
Fuel Cell Vehicle
Battery Vehicle
Train
End fuelConversion technologyResources
Source: iccept
Digestion
Municipal waste
Cro
psW
ood
Res
idue
s
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Bilancio Energetico LBF
0.1 1 10 100
CNG
Petrol
Diesel
Wind
Wood MeOH (Gasif)
Wood FT Biodiesel
Crude Vegetable Oil
Waste Oil VME
Wood H2 (Gasif)
Cereal EtOH
Wheat Straw EtOH
Rapeseed Methyl Ester (RME)
Beet EtOH
Wood EtOH (Hydrol.)
GOODBAD
fuel theproducingfor usedEnergy
fuel in theEnergy balanceEnergy
Bio Oli come combustibili
Unit LFO HFO W-LBF Palm Refined
Property MAX Values Stearin Palm Oil
Density at 15 oC kg/m3 864 993 991 927.7 915.8
Viscosity at 50 oC mm2/s 3 622 22 33 31
Carbon Residue % m/m < 0.5 0.6 0,3 0.2 0
Water % v/v 0 0.6 0.2 0.1 0.1
Sediment Total % m/m 0 0.7 0.01 - 0.01
Ash % m/m 0.01 0.082 0.01 0.01 0.01
Vanadium mg/kg <1 370 <1 <1 <1
Nickel mg/kg <1 55 <1 <1 <1
Sodium mg/kg <1 30 594 1.2 <1
Calcium mg/kg <1 3 8 3 <1
Phosphorus mg/kg <1 N.A. 16 4 <1
Sulphur % m/m 0.7 2.3 0.05 0.05 0.05
Cold Filter Plugging Point oC -15 15 24 39 18
Acid Number mg KOH/g <1 <3 5 0.67 0.12
Net Calorific Value MJ/kg 42.6 40.1 Min 35 36.73 36.77
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Bio Oli come combustibili
LBFEmission Unit LFO HFO W- spec
NOx ppm, dry, at 15 % O2 860 970 LT1150
CO ppm, dry, at 15 % O2 40 40 LT80
THC (as CH4 ) ppm, dry, at 15 % O2 170 80 LT50
SO2 ppm, dry, at 15 % O2 118 463 < 2
CO2 vol % 5.3 5.46 0.0
Particles mg/Nm3, at 15 % O2 30 40-60 LT20
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“Straight liquid bio fuels specification”
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Il Lego dell’Efficienza
Costruire l’efficienza
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I motori
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Il Profilo operativo
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Calore e raffreddamento
Caldaie di PiccoCompressori Elettrici
Elettricità in Acquisto da rete
Elettricità
Motore 1
Raffreddamento
Calore
Motore 2
Motore 2
Motore 1
Elettricità
Lo schema
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19
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
120
(2)
152
(5)
180
(10)
198
(15)
212
(20)
224
(25)
234
(30)
240
(33,
5)
Temperature °C (Pressure, bar)
Eff
icie
nza
%
Radiante & raffr.Generatore
Aria comburente BT
Olio Lubrificante
Aria comburente AT
Acqua camicieEconom. gas di scarico
Scambiatore gas di scarico
Produzione elettrica
TELERISCALDAMENTO (= 89%) DESALINIZZAZIONE o
CHILLER (lordo) (= 75%)CHILLER (netto) (= 62% )
L’impianto
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Casi Studio
POWER IN ITALY
WIT Power Plants OfficesWIT Service Centers
Power PlantsNG (under construction)LFOHFOLBF
177 power plants1300 MW
Wärtsilä Italia Power Plants MixEngines: W34 (9L, 16V, 18V, 20V)
W20 (6L, 9L)W32 (6L, 9L, 12V, 16V, 18V, 20V)W46 (18V)
Power: from 1 MW (Treviglio) to 120MW (Monopoli)Scope: ED,EEQ and EPC solutionsFuels: Natural Gas, Vegetable oil, Diesel oil, heavy fuel oil
Wärtsilä Italia Power Plants MixEngines: W34 (9L, 16V, 18V, 20V)
W20 (6L, 9L)W32 (6L, 9L, 12V, 16V, 18V, 20V)W46 (18V)
Power: from 1 MW (Treviglio) to 120MW (Monopoli)Scope: ED,EEQ and EPC solutionsFuels: Natural Gas, Vegetable oil, Diesel oil, heavy fuel oil
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“LBF World’s Largest plant”
Italgreen Energy - Monopoli
Motogeneratori 6x 18V46
Potenza Elettrica 102.457 kWe
Potenza Termica 41.796 kWth
Ciclo Combinato (turbina a vapore)
12.653 kWe
Efficienza Elettrica Totale
50%
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Ciclo Combinato
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G
Feed water tank 1.2 bar(a)
Make-up water
Steam turbine
HP Steam drum 16 bar(a)
HT water heatrecovery
Exhaust gas in
Exhaust gas out
Superheated steam
Condenser
Electric power
Exhaust gas boiler
Feed water pump
Feed water 105°C
CoolingWater pumpCondensate pump
375°C
15 bar(a) 345°C
20°C
0.1 bar(a), 35°C
35°C
85°C
30°C
180°C
LP circulation water pump
LP circulation water 105°C
Steam header
Superheated steamfrom other boilers
UNIGRA’ Power plant
Motogeneratori 3 x 18V46
Potenza Elettrica 51228 kWe
Efficienza Elettrica 46,2%
Potenza Termica 5400 kWth
Efficienza Totale 51,0%
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FRIEL ACERRA EPC
Motogeneratori 4 x 18V46 + ST
Potenza netta di impianto
72.200 kWe
Efficienza totale di impianto
50,4 %
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Acqua
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Cogenerazione Pane
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Motogeneratori 1 x 18V32
Potenza Elettrica 8.032 kWe
Potenza Termica 7.400 kWth
Efficienza Elettrica 45,9%
Efficienza Totale 88%
Cogenerazione Cioccolato
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Motogeneratori 1 x 20V32
Potenza Elettrica 8.900 kWe
Potenza Termica 7.450 kWth
Efficienza Elettrica 46,1%
Efficienza Totale 84,6%
Trigenerazione
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La trigenerazione vola – Linate Airport Tri-generation
Motogeneratori 3 x 20V34SG
Potenza Elettrica 24.129 kWe
Potenza Termica 19.082 kWth
Efficienza Elettrica 46,2%
Efficienza Totale 82,7%
CO2 evitate 35000 ton/yr
Emissioni NOx 40 mg/Nm3 (5% 02)
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FANTONI POWER PLANT (3rd) 18V50DF
Motogeneratori 1 x 18V50DF
Potenza Elettrica 16.285 kWe
Potenza Termica 19.082 kWth
Efficienza Elettrica 45%
Efficienza Totale 85%
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Sostenibilità
Sostenibilità?
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Bilancio Energetico LBF
0.1 1 10 100
CNG
Petrol
Diesel
Wind
Wood MeOH (Gasif)
Wood FT Biodiesel
Crude Vegetable Oil
Waste Oil VME
Wood H2 (Gasif)
Cereal EtOH
Wheat Straw EtOH
Rapeseed Methyl Ester (RME)
Beet EtOH
Wood EtOH (Hydrol.)
GOODBAD
fuel theproducingfor usedEnergy
fuel in theEnergy balanceEnergy
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Biocombustibili e CO2
0 20 40 60 80 100
CNG
Petrol
Diesel
Wind
Wood MeOH (Gasif)
Wood FT Biodiesel
Crude Vegetable Oil
Waste Oil VME
Wood H2 (Gasif)
Cereal EtOH
Wheat Straw EtOH
Rapeseed Methyl Ester (RME)
Beet EtOH
Wood EtOH (Hydrol.)
GOOD BAD
kg CO2 equivalent per GJ fuel
Data not available
Cogenerazione e CO2
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L’Acqua è preziosa
Consumo di acqua tipico per impianto
tipo di impianto consumo acqua specifico
litri/kWh
Carbone/Vapore 2.3
Nucleaer/Vapore 1.9
Ciclo Combinato Turbine a gas 0.95
Motori a combustione interna < 0.00……
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La Filiera Industriale
Wärtsilä Italia S.p.A.
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The earlier production [1975-1984]
The beginning [1966-1975]
Fincantieri [1984-1997]Wärtsilä Italia Background
[1997]
Wärtsilä[1984]GMT becomes a
Division of Fincantieri
[1982]GMT acquires Sulzer License[1975]
GMT becomes a Company of IRI
Group[1972]
HQ in Trieste
[1966]FIAT, Ansaldo
and CRDA founded GMT
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Wärtsilä Italia Key Figures Year 2010
Wärtsilä EnginesWärtsilä LMT ThrustresSpare Parts
Wärtsilä EnginesWärtsilä LMT ThrustresSpare Parts
26, 38, 46,46F, 50DF, 50SG & 64 Wärtsilä, Sulzer and GMT
26, 38, 46,46F, 50DF, 50SG & 64 Wärtsilä, Sulzer and GMT
DeliveriesPersonnelDeliveriesPersonnel
2066 MW (2’809’760 HP) / 176 engines 1503 Employees 2066 MW (2’809’760 HP) / 176 engines 1503 Employees
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43 © Wärtsilä AMICI DELLA TERRA / Dr. Marco Golinelli
Conclusioni
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SIPUO’
FARE!
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Si può fare, ma..
Norme certe per i biocombustibili
Incentivi stabili e coerenti con gli
obbiettivi ed il mercato
Supporto alla Cogenerazione come processo di ottimizzazione delle fonti
Supporto alla filiera industriale nazionale
Supporto allo sviluppo dei biocombustibili 2.0
Il Circolo virtuoso
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47 © Wärtsilä AMICI DELLA TERRA / Dr. Marco Golinelli
..verso una infrastruttura energetica più moderna e sostenibile
2008 2020 2030 2040
central
New Future Model
Power for changing the World…
48 © Wärtsilä 5 Novembre 2009 AMICI DELLA TERRA / Dr. Marco Golinelli
Grazie!