ENERGIA SOSTENIBILE Piero Pinamonti

Presentazione sul tema: "ENERGIA SOSTENIBILE Piero Pinamonti"— Transcript della presentazione:

1 ENERGIA SOSTENIBILE Piero Pinamonti
Dipartimento di Energetica e Macchine Università di Udine Trieste, 21 settembre 2010

2 Dipartimento di Energetica e Macchine
Università di Udine Alcune considerazioni introduttive: ENERGIA SOSTENIBILE Come e in che contesto?

3 3

4 Potenza efficiente degli impianti elettrici di generazione in italia al 31 dicembre 2008
Situazione al 31/12/2008: Idro 21.6 % Termo comb % Geotermo 0.7 % Eol+PV 4.0%

5 Prospettive globali a breve-medio termine impianti di produzione:
a) Impianti ad alto rendimento: cicli combinati gas-vapore (a gas naturale) impianti a carbone pulito (con sequestro CO2 , IGCC, PFBC) centrali nucleari b) Aumento rinnovabili: - mini idro, eolico, biomasse, geotermico, fotovoltaico (ob. 20%) c) Contributo della “Generazione distribuita”: - Mini e micro cogenerazione d) Riduzione emissioni e gas serra

6 Contributo “locale” della ricerca e del territorio alla soluzione del problema :
Ricerche applicate e di base per contribuire alla risoluzione globale Studio di nuovi prototipi e componenti innovativi Diffusione della cultura del risparmio energetico: adozione di componenti e macchine ad alte prestazioni energetiche d) Corrette informazioni e e conoscenza sul tema di energia e) Mini e Micro co-generazione e/o utilizzo di fonti rinnovabili

7 Campi di Ricerca Dipartimento di Energetica e Macchine
Università di Udine Campi di Ricerca Fluido-dinamica Computazionale e Sperimentale Energetica Ambientale Scambio Termico Risparmio energetico negli edifici Utilizzo energetico delle Biomasse Energia da fonti rinnovabili Impianti Industriali Motori a Combustione Interna Impianti di produzione dell’energia Refrigerazione Turbomacchine

8 Dipartimento di Energetica e Macchine Università di Udine
Personale di ricerca… Laboratori… 6 Professori Ordinari 5 Professori Associati 7 Ricercatori 5 Assegnisti di ricerca 14 Studenti di Dottorato 2 Tecnici di laboratorio # Studenti laureandi…. # Visiting professors, studenti stranieri ospiti…… Laboratori CFD Laboratorio di Macchine a Fluido - Laboratorio di fluido-dinamica

9 Dipartimento di Energetica e Macchine Università di Udine
Motori a combustione interna: modello di pulsogetto Simulazione del flusso reattivo comprimibile instazionario Validazione con risultati sperimentali, con misure di: pressione instazionaria temperatura di parete spinta portate di massa (air and fuel) composizione gas di scarico exp.

10 Analisi numerica di processi di Clean Combustion
Dipartimento di Energetica e Macchine Università di Udine Analisi numerica di processi di Clean Combustion Necessità di modellizzare a livello globale e locale gli scambi di calore, massa e quantità di moto, per progettare dispositivi di produzione di energia più efficaci in termini di prestazioni ed emissioni inquinanti Large-Eddy Simulation di un moderno combustore di turbina a gas aeronautica Pratt & Whitney Direct Numerical Simulation of Turbulence Large Eddy Simulation of Turbulence Lagrangian Modelling of the dispersed droplets (fuel)/particles (fuel, combustion products)

11 Simulatione Numerica della termo-fluido-dinamica interna
Dipartimento di Energetica e Macchine Università di Udine Simulatione Numerica della termo-fluido-dinamica interna degli edifici CFD modelling of airflow in a room Indoor air quality: production of CO2

12 Dipartimento di Energetica e Macchine Università di Udine
Trasporto di calore e di massa in batterie alettate Simulazioni numeriche: campi di moto e termici

13 Scambio termico coniugato con cambiamento di fase
Dipartimento di Energetica e Macchine Università di Udine Scambio termico coniugato con cambiamento di fase Campo di moto interno in un sistema antighiaccio per applicazioni aeronautiche Il cambiamento di fase influenza il processo di scambio termico Condesazione/evaporazione/solidificazione tipicamente avvengono all’interfaccia solido/fluido L’evoluzione della formazione di goccioline ha un ruolo molto importante nella formazione di ghiaccio sui profili alari, come nei problemi di condensazione e deumidificazione su superfici estese

14 Dipartimento di Energetica e Macchine Università di Udine
Raffreddamento interno di pale di turbine a gas Flusso interno 3D di grande complessità che influenza lo scambio termico: estrema difficoltà di previsione con tecniche CFD. Ricerche sperimentali UniUD: Campo di moto: 2D-PIV Misure di pressioni Scambio termico: LCT (Cristalli Liquidi) AERO THERMAL BEHAVIOUR IMPIANTO DI PROVA TEST CASES

15 Dipartimento di Energetica e Macchine Università di Udine
Cooling passage for HP turbine Trailing edge Hot-recirculation Cold-impingement

16 Turbomacchine: studio di Ventilatori a flusso trasversale
Dipartimento di Energetica e Macchine Università di Udine Turbomacchine: studio di Ventilatori a flusso trasversale Struttura comlessa del flusso 3D caratterizzata da un vortice interno che influenza le prestazioni della macchina Time-averaged flow field by means of 2D-DPIV

17 Dipartimento di Energetica e Macchine Università di Udine
Ottimizzazione del progetto e della gestione di un impianto di co-generazione di energia distribuita con micro rete di teleriscaldamento Esempio applicativo alla rete di edifici pubblici di un centro cittadino, applicando la tecnica Mixed Integer Linear Program (MILP) Ogni edificio può essere dotato di un’unità di cogenerazione (micro-TG o MCI), una caldaia di integrazione, connessione alla rete elettrica ed eventualmente alla mosro rete di teleriscaldamento Il modello di simulazione tiene conto dei costi di acquisto/vendita di elettricità e gas, del costo di acquisto e gestione dei cogeneratori e della rete, delle prestazioni delle macchine anche in funzione delle condizioni operative, e ottimizza il costo totale annuo di esercizio.

18 Studio di sistemi di accumulo di Energia
Dipartimento di Energetica e Macchine Università di Udine Studio di sistemi di accumulo di Energia Un sistema Compressed Air Energy Storage (CAES) può utilizzare energia elettrica nelle ore notturne e comprimere un gas (aria) in un serbatoio, per poi fare espandere il gas stesso in una turbina durante il giorno, producendo energia pregiata. Le strategie operative hanno un’influenza sostanziale sui profitti ottenibili. Ottimizzazione delle macchine e dei componenti

19 Impianti Waste-to-energy alimentati con rifiuti industriali
Dipartimento di Energetica e Macchine Università di Udine Impianti Waste-to-energy alimentati con rifiuti industriali Electrical power = 2 MW Thermal power =13 MW Alimentazione con ton/year di scarti delle industrie della lavorazione del legno

20 Department of Energy Technologies University of Udine
Progettazione e ottimizzazione di banchi Frigoriferi per supermercati Simulazione CFD delle cortine d’aria per ridurre l’ingresso di aria calda dall’ambiente Ottimizzazione del flusso per migliorare la distribuzione dell’aria e ridurre le perdite di carico

21 Dipartimento di Energetica e Macchine Università di Udine
Collaborazione con Istituzioni, enti e partners industriali …….. Check our Website for… ... contacts information … iCFD Database ... Scientific Papers ... technology Transfer ... Cooperations ....Benchmark tests ... Openings