Funzionamento in isola trigenerazione

Protezione carico e garanzia funzionamento in isola della trigenerazione nello stabilimento Prysmian

MARCELLO ARIENTI

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Lo stabilimento FOS di Prysmian - Soluzione proposta
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PILLER è una azienda tedesca fondata nel 1909, facente parte del gruppo Langley. Ha >1000 dipendenti nel mondo.
Dispone di due unità produttive: Osterode / Bilshausen Germania. Offre supporto al cliente tramite filiali per ingegneria, vendita e service. E' l'unica azienda al mondo che progetta/produce UPS rotanti ed accumulatori di energia cinetica (flywheel).
E' leader nel mercato nella realizzazione di UPS rotanti e dei sistemi di accumulo cinetico con una gamma dai 3.6MJ ai 60MJ.
CEFLA è invece una azienda italiana multibusiness internazionale fondata nel 1932. Ha 4 linee di business: engineering, finishing, medical Equipment e lighting.

Lo stabilimento FOS di Prysmian

FOS Fibre Ottiche Sud, con sede a Battipaglia (SA), è un'azienda che produce fibre ottiche multimodali per Datacom e fa parte di Prysmian Group, leader globale nell'industria dei cavi e sistemi.

L'impianto produce circa il 50% di tutta la fibra ottica prodotta in Europa da Prysmian Group.

Ipotesi di lavoro

Stato iniziale
- Processo: produzione cavi in fibra ottica - ITALIA;
- Generazione: trigenerazione a gas naturale in MT (20kV) con motori Jenbacher (2x4,4MW) e assorbitori a bromuro di litio;
- Problema: i continui disturbi della rete interrompono le linee di produzione, oltre a danneggiare alcuni componenti e le schede elettroniche del macchinario di processo. Instabilità di frequenza e tensione dei motori a gas durante il transitorio rete-isola e l'esercizio in isola.

Ipotesi di lavoro

Obiettivo del cliente
1) Garantire la continuità di servizio della trigenerazione anche in presenza di micro interruzioni, abbassamenti di tensione e guasti prolungati sulla linea Enel 20kV;
2) Garantire la continuità di alimentazione ad una nuova cabina di media tensione (cabina 7), anche in presenza delle seguenti condizioni:
a. Perdita parziale della trigenerazione (una macchina su due);
b. Perdita totale della trigenerazione (due macchine su due);
c. Guasti prolungati e perdita della linea Enel 20kV.

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Funzionamento in isola trigenerazione

Lo stabilimento FOS di Prysmian - Soluzione proposta

In base ai dati delle utenze e alla dinamica dei motori Jenbacher, si è deciso di inserire 3 UPS Piller da 2250kW e volano da 21MJ (3xUBT+2250 PB21) tra il quadro di ricezione MT e il quadro di smistamento, in modo da proteggere sia la cogenerazione che la nuova cabina 7.

Inoltre, in caso di sgancio dalla rete, vi è la possibilità di poter garantire il funzionamento in isola della trigenerazione, grazie ai volani presenti e al PLC di impianto Cefla.

UPS DINAMICO CON FLYWHEEL
Componenti principali:
- Moto-generatore UNIBLOCK regola la tensione (V ? Q - kVAr );
- La reattanza disaccoppia la rete dal carico (filtro);
- Flywheel POWERBRIDGE ad asse verticale regola la frequenza (f ? P - kW).

Performance
Sbarre quadro di smistamento :
- Frequenza: 50Hz ± 1%
- Tensione: 20kV ± 10%
- Buchi di tensione: nessuno
- Interruzioni: nessuna
- Micro interruzioni: nessuna
- Continuità del servizio: 24h/365g

Comportamento sistema Piller:
Vrete > 110% Vn
Il sistema Piller si disconnette dalla rete nazionale;

90% Vn > Vrete > 110% Vn
Il sistema Piller rimane comunque connessa alla rete nazionale;

90% Vn > Vrete > 50% Vn
Il sistema Piller rimane connessa alla rete per un tempo dipendente dal carico passante attraverso il sistema UPS Piller;

Vrete < 50% Vn
Il sistema Piller si disconnette dopo 200ms circa.

Realizzazione - Architettura di sistema
Sistema ridondato PLC. Connesione in fibra ottica con switch e fibra ottica ridondati per comandi rapidi su cabine cliente.

Grazie al sistema PLC vengono gestiti circa 20 scenari diversi di configurazione di rete.

Realizzazione - Quadri di automazione
Quadro QCG - controllo generale
Quadro QIMT5 quadro di automazione cabina 5

Realizzazione - SCADA
Pagina selettività
Un'unica pagina per avere tutte le info del sistema di media tensione.

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Conclusioni

Il lavoro svolto da Piller e Cefla ha consentito di raggiungere i seguenti obiettivi:
- Continuità elettrica della cogenerazione e del carico;
- Garanzia funzionamento in isola della trigenerazione, tramite i flywheels e il PLC Cefla;
- Monitoraggio e gestione del sistema grazie al PLC Cefla;
- Eliminazione delle batterie;
- Minimi costi di manutenzione.

Articoli tecnico scientifici o articoli contenenti case history

Fonte: mcTER Cogenerazione - Verona ottobre 2021 workshop

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Settori: Efficienza energetica industriale, Elettronica, Elettrotecnica, Energia, Energia Elettrica, Refrigerazione

Parole chiave: Accumulo di energia, Cavi, Cogenerazione, Energy storage, Poligenerazione, Trigenerazione, UPS

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