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Un gruppo elettrogeno a motore a gas trasforma in elettricità circa il 40 % del suo combustibile. Quasi tutto il resto è calore, e un impianto di cogenerazione (CHP) mette quel calore al lavoro: in una rete di teleriscaldamento, in una serra, in un ospedale, in un processo di fabbrica. Recuperarlo porta l'utilizzo complessivo del combustibile all'80-90 %, ed è per questo che la cogenerazione è lo standard per i motori a gas ovunque ci sia un utilizzatore di calore. Questa guida spiega da dove viene il calore, come viene recuperato e perché ogni impianto di cogenerazione ha comunque bisogno di un radiatore.
Da dove viene il calore
Quattro sorgenti portano il calore di un motore a gas. L'acqua camicie, a 80-95 °C, porta il calore dei cilindri. L'olio lubrificante porta il calore di cuscinetti e pistoni, di solito nell'acqua camicie tramite un radiatore dell'olio. L'aria di sovralimentazione, compressa dal turbocompressore, è raffreddata in due stadi: il primo, caldo, può alimentare il circuito di recupero termico, il secondo, a bassa temperatura, deve essere raffreddato vicino alla temperatura ambiente per la potenza nominale e le emissioni del motore. Lo scarico, a 400-500 °C, porta la quota singola maggiore e viene recuperato in uno scambiatore di calore dei gas di scarico o in una caldaia a vapore.
Grosso modo, un motore fornisce quantità simili di potenza elettrica e di calore recuperabile; il bilancio termico del costruttore del motore dà la ripartizione esatta per circuito e per livello di temperatura.
Il modulo di riscaldamento
Il modulo di riscaldamento è lo skid che raccoglie quel calore e lo consegna all'utilizzatore. Porta lo scambiatore a piastre che separa il circuito del motore dalla rete di riscaldamento, le pompe, le valvole a tre vie che mantengono la temperatura di ritorno al motore dove la vuole il costruttore del motore qualunque cosa faccia la rete, le apparecchiature di espansione e di sicurezza e il collegamento allo scambiatore di calore dei gas di scarico. Costruito come un unico modulo collaudato in fabbrica, arriva con tubazioni, strumentazione e controlli già a bordo e riduce il lavoro in cantiere a pochi collegamenti.
Perché un impianto di cogenerazione ha comunque bisogno di un radiatore
L'utilizzatore di calore non vuole sempre il calore: una rete di teleriscaldamento in estate, una serra di notte, una fabbrica in un giorno festivo. Il motore, invece, deve mantenere acqua camicie e olio entro i limiti ogni volta che funziona. Il dissipatore di emergenza, detto anche radiatore di scarico, subentra con il calore che l'utilizzatore non può prendere, così il motore può continuare a produrre elettricità. È dimensionato per l'intero calore del motore alla temperatura ambiente estiva di progetto, controllato dalle stesse valvole che servono il modulo di riscaldamento, e di solito lavora solo per parte dell'anno.
Il circuito a bassa temperatura dell'aria di sovralimentazione è un caso diverso: il suo calore è troppo freddo per essere utile nella maggior parte delle reti, quindi va sempre a un radiatore, spesso un'unità LT/HT in cui una batteria raffredda l'aria di sovralimentazione e l'altra serve da dissipatore di emergenza. TECS progetta e costruisce moduli di riscaldamento, dissipatori di emergenza e radiatori LT/HT per impianti di cogenerazione a motori a gas come un unico sistema coordinato; inviate il bilancio termico del motore e i dati della rete, e la proposta mostra i circuiti adatti.
In sintesi
- Acqua camicie, olio, aria di sovralimentazione e gas di scarico portano il calore del motore
- La cogenerazione porta l'utilizzo complessivo del combustibile all'80-90 %
- Il modulo di riscaldamento separa il circuito del motore e controlla la temperatura di ritorno
- Il dissipatore di emergenza prende il calore che l'utilizzatore non può prendere
- Il calore a bassa temperatura dell'aria di sovralimentazione va a un radiatore tutto l'anno
- TECS costruisce moduli di riscaldamento, dissipatori di emergenza e radiatori LT/HT per la cogenerazione
Cosa inviare con una richiesta
- Marca, modello del motore e bilancio termico per circuito
- Rete di riscaldamento: temperature di mandata e di ritorno, portata, pressione
- Se il calore dei gas di scarico viene recuperato e come
- Temperatura ambiente del sito per il dissipatore di emergenza e il radiatore LT
- Spazio per il modulo e i radiatori, limite di rumore
- Interfaccia di controllo con il motore e con la rete
Domande frequenti
Quanto calore si può recuperare da un motore a gas?
Più o meno quanto la potenza elettrica, da acqua camicie, olio e gas di scarico insieme; il bilancio termico del costruttore del motore dà la cifra per circuito. Il calore a bassa temperatura dell'aria di sovralimentazione di solito non viene recuperato.
Che cos'è un dissipatore di emergenza?
Un radiatore che smaltisce il calore del motore quando l'utilizzatore di calore non può prenderlo, così il motore può continuare a funzionare. Viene chiamato anche radiatore di scarico o dump cooler.
Perché si controlla la temperatura di ritorno al motore?
Il costruttore del motore fissa un campo per il ritorno dell'acqua camicie; troppo fredda causa condensa e usura, troppo calda manda in blocco il motore. Le valvole del modulo di riscaldamento la mantengono lì qualunque cosa faccia la rete.
Un solo radiatore può svolgere sia la funzione di emergenza sia quella LT?
Sì: un radiatore LT/HT porta la batteria dell'aria di sovralimentazione e la batteria di emergenza in un solo involucro sotto un'unica fila di ventilatori, ciascuna con il proprio circuito.
Il modulo di riscaldamento fa parte della fornitura del motore?
A volte; spesso viene fornito separatamente e progettato per la rete specifica. TECS lo costruisce come skid collaudato in fabbrica insieme ai radiatori.
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Ci invii la potenza termica, le temperature e le portate dei fluidi, le condizioni ambientali e i vincoli di installazione. Le risponderemo con una proposta di progetto, oppure ci scriva su WhatsApp.
