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

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MP

ER

ATU

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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


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


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 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 [email protected]

- Heat Recovery projectSabrina [email protected]

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Turboden s.r.l. Via Cernaia, 10 - 25124 Brescia, Italia

tel +390303552001 fax +390303552011 [email protected] 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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