“Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina Prof. Pier Ruggero Spina Dipartimento.

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1 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina Prof. Pier Ruggero Spina Dipartimento di Ingegneria Dispensa del corso di “MODELLISTICA DEI SISTEMI ENERGETICI” a.a. 2009-2010 Argomento: Sistemi Energetici (parte 3)

2 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina Sistemi energetici cogenerativi

3 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina Aspetti tecnico-energetici della cogenerazione

4 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina energia elettrica combustibile SISTEMA COGENERATIVO energia termica calore di scarto per usi civili/terziari (riscaldamento, condizionamento, acqua sanitaria) per usi industriali (sia calore che freddo per il processo produttivo) autoconsumo AT/MT/BT vendita in AT/MT/BT La cogenerazione produzione combinata, in un unico processo, di energia elettrica/meccanica e calore energia meccanica ???

5 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina EeEe EcEc EtEt SISTEMA COGENERATIVO rendimento elettrico rendimento termico coefficiente di utilizzo del combustibile Prestazioni di un cogeneratore

6 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina 55 765111% CombustibilePCSPCI PCS/PCI idrogeno121 000144 000119% metanolo22 51319700114% gas naturale55 76550140111% gpl50 07146100109% gasolio45 78542860107% carbone (antracite)34 37833500103% olio vegetale (colza)40 03337400107% biodiesel39 80037100107% olio vegetale (palma)39 13336500107% olio combustibile43 70041000107% olio vegetale (soia)39 34336800107% biogas19 67917699111% gas d'altoforno6 7256050111% Coefficiente di utilizzo del combustibile Se calcolato con riferimento al potere calorifico inferiore (PCI) il limite superiore non è 100%

7 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina Primo principio termodinamica ENERGIA TERMICA = ENERGIA MECCANICA Secondo principio termodinamica ENERGIA TERMICA ≠ ENERGIA MECCANICA 1 kJ di ACQUA CALDA ≠ 1 kJ di VAPORE ≠ 1 kJ di ELETTRICITA’ Prestazioni di un cogeneratore

8 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina Rendimento di primo principio Rendimento di secondo principio Prestazioni di un cogeneratore

9 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina EeEe EcEc EtEt SISTEMA COGENERATIVO E cse EtEt CENTRALE ELETTRICA EeEe E cst CALDAIA COGENERAZIONE PRODUZIONE SEPARATA E cs =E cse +E cst  es  ts Il confronto con la produzione separata

10 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina Il piano rendimento elettrico - termico

11 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina Cogenerazione in Italia e indice IRE

12 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina Cogenerazione con turbogas e MCI

13 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina  97%  93%   85 % P th /P e  1,5 TOT  280 °C NOx  10 ppm @ 15% O 2  30% Schema di cogenerazione con MTG

14 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina Bilancio energetico di una MTG da 100 kWe

15 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina intercooler - T  30/40 °C olio - T  75-85 °C Acqua di raffr. - T  90-95 °C fumi - T > 400 °C Bilancio energetico di un MCI da 1 MWe

16 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina Schema cogenerativo con MCI da 1 MWe

17 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina Bilancio energetico di un MCI da 5 kWe

18 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P.R. Spina Cogenerazione con ciclo a vapore