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PRIN - COGENERAZIONE DISTRIBUITA PER APPLICAZIONI CIVILI-RESIDENZIALI: SVILUPPO E SPERIMENTAZIONE DI MICRO-COGENERATORI BASATI SU TECNOLOGIE INNOVATIVE E DI UNA METODOLOGIA INTEGRATA PER LA PREVISIONE DEL FABBISOGNO ENERGETICO, IL DIMENSIONAMENTO E LA GESTIONE OTTIMIZZATA DEI MICRO-COGENERATORI.
No full textIl progetto di ricerca copre tutta la filiera che va dalla previsione dei fabbisogni elettrici e termici di utenze residenziali, al progetto di sistemi di micro-cogenerazione che utilizzano micro-cogeneratori basati su tecnologie innovative, fino all’individuazione delle strategie ottimali per la gestione e il controllo dei sistemi di micro-cogenerazione stessi.
In particolare, gli obiettivi del progetto di ricerca sono:
(i) Sviluppare metodologie per la previsione dei fabbisogni elettrici e termici di utenze residenziali, al fine di determinarne i profili di consumo energetico nel tempo, per fornire i dati necessari al progetto dei sistemi di micro-cogenerazione distribuita.
(ii) Studiare, sviluppare e sperimentare sistemi micro-cogenerativi che nel breve-medio periodo potrebbero avere un notevole sviluppo per applicazioni di taglia anche mono-utenza: (i) i sistemi termofotovoltaici (TPV) che utilizzano l’energia irraggiata da bruciatori di caldaie domestiche e (ii) le celle a combustibile PEM. Per quanto riguarda i sistemi TPV verrà in particolare realizzato un apparato di prova per valutare sperimentalmente le potenzialità dei sistemi termofotovoltaici e, in particolare, i miglioramenti ottenibili sostituendo componenti standard con componenti innovativi (quali, principalmente, emettitori selettivi, filtri infrarossi e celle fotovoltaiche al germanio). Per quanto riguarda le celle a combustibile PEM, verrà sviluppato un “fuel processor” innovativo basato su reformer a membrana, da alimentare a gas naturale, capace di generare un flusso di idrogeno puro, idoneo per alimentare le celle a combustibile PEM. Tale reattore a membrana è un sistema statico che consente la contemporanea produzione e purificazione dell’idrogeno, introducendo una notevole semplificazione rispetto ai sistemi tradizionali basati su reattori a reforming o ossidazione parziale.
(iii) Sviluppare un sistema di gestione delle risorse distribuite di microreti residenziali, sia nella condizione di funzionamento in cui la microrete in bassa tensione sia connessa alla rete di distribuzione pubblica, sia nella condizione di funzionamento in isola di carico. Le microreti saranno, in particolare, costituite da varie unità di micro-cogenerazione di tipo innovativo, quali celle a combustibile PEM e sistemi TPV, che producono in corrente continua e sono connesse singolarmente alla rete elettrica mediante inverter a controllo di corrente, e un sistema di accumulo elettrochimico, connesso invece alla rete elettrica tramite un convertitore elettronico bidirezionale a tensione impressa
Reliability in the Determination of Gas Turbine Operating State
No full textThe problems that arise from the use of gas turbine Health Monitoring Systems are analyzed. Results are discussed in detail. Further, a method to improve the reliability in gas turbine health determination is proposed
ENEA - Integrazione di sistemi cogenererativi innovativi di piccolissima taglia nelle reti di distribuzione dell’energia elettrica, termica e frigorifera
No full textIl progetto è articolato nelle seguenti attività:
(A). investigare la possibilità e le problematiche dell’impiego di sistemi cogenerativi innovativi, quali, ad esempio, motori Stirling, microcicli Rankine, a vapor d’acqua o a fluido organico (ORC), micro motori a combustione interna o microturbine a gas con IBC, microcogeneratori termofotovoltaici (TPV), nella produzione combinata di energia elettrica e calore, per taglie di potenza elettrica fino a 5 kW.
In particolare, visto che tali tecnologie sono per lo più o diffuse, ma per taglie decisamente superiori a quelle qui indagate, o ancora a livello prototipale, ci si propone di analizzare la fattibilità tecnico-economica dello scale-down di tecnologie note e l’effettiva concretezza realizzativa delle soluzioni prototipali, evidenziando così le tecnologie più promettenti sulle quali svolgere le analisi di cui ai punti successivi.
Individuare esempi di successo (“case study”) nazionali, ove presenti, ed internazionali, ove significativi, analizzando per questi ultimi le principali condizioni al contorno (legislazione vigente, soluzioni per la connessione alla rete, meccanismi di incentivazione, ecc.) per il confronto con il contesto italiano. Estendere l’analisi, ai fini delle valutazioni di cui al successivo punto (G), alle taglie di potenza considerate interessanti per applicazioni delle tecnologie individuate.
(B). valutare le potenzialità di tali sistemi nelle applicazioni di cogenerazione e/o trigenerazione per utenze con fabbisogni termici a medio/bassa temperatura e con richieste termiche e frigorifere tipiche del condizionamento. Ovvero, essendo la richiesta energetica delle utenze in oggetto variabile nell’anno e generalmente sconosciuta la curva di utilizzo annuale di elettricità, calore e freddo, è di fondamentale importanza analizzare la naturale attitudine di ciascun sistema in risposta a tali variazioni di richiesta.
(C). confrontare le prestazioni energetiche ed ambientali conseguibili - in termini di risparmio di energia primaria e di emissioni ad impatto globale e locale - con tali sistemi, comparandoli tra loro e mettendoli in relazione a quelle che sono le soluzioni convenzionali esistenti, ovvero la produzione centralizzata di elettricità e distribuita di calore e freddo.
(D). indagare le problematiche della connessione e integrazione con la rete elettrica. Ci si propone di analizzare l’esercizio ottimale del sistema di generazione considerando la possibilità di funzionamento dell’impianto elettrico d’utenza del quale fa parte sia quando questo è connesso alla rete pubblica esterna sia in condizioni d’isola di carico, mediante l’ausilio, oltre che di eventuali dispositivi di accumulo, di uno specifico sistema automatico di gestione delle risorse energetiche e dei carichi elettrici.
(E). analizzare le problematiche dell’integrazione dei sistemi cogenerativi con la rete di distribuzione del calore e del freddo, prevedendo ed ottimizzando la presenza e il dimensionamento di sistemi di accumulo termico e/o di caldaie integrative, con l’obiettivo di minimizzare, e possibilmente eliminare, la dissipazione del calore cogenerato in eccesso, attraverso l’uso di dissipatori di calore. Infatti la presenza di tali sistemi si rende spesso necessaria al fine di poter compensare la non contemporaneità dei picchi delle richieste elettrica, termica e/o frigorifera.
(F). determinare i vincoli e le barriere esistenti per le tecnologie innovative proposte, ovvero individuare quali sono gli impedimenti che tali tecnologie potrebbero incontrare in una diffusione capillare, tenendo presente che si tratta di sistemi destinati ad una utenza “non esperta”.
(G). individuare metodologie di valutazione semplificata dei risparmi energetici conseguibili con l’applicazione delle tecnologie di micro-cogenerazione, tra quelle analizzate, considerate più mature per la predisposizione di nuove schede standardizzate ai fini del meccanismo dei TEE. L’analisi si svilupperà sulla base di quanto richiesto dall’Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas nella scheda “Contenuti minimi delle proposte di schede tecniche” e sarà estesa a taglie, anche superiori a 5 kW, idonee ad applicazioni nel settore civile. In questo modo l’attività risulterà preliminare e propedeutica all’azione svolta dall’ENEA nell’ambito dell’apposita Convenzione con l’Autorità per l’Energia Elettrica ed il Gas inerente al meccanismo dei titoli di efficienza energetica
Gas Turbine Performance Prediction by Using Generalized Performance Curves of Compressor and Turbine Stages
No full textThe paper presents a method for gas turbine performance prediction which uses compressor and turbine performance maps obtained by using generalized stage performance curves matched by means of the "stage-stacking" procedure. In particular, the overall multistage compressor performance is predicted using generalized relationships between stage efficiency, pressure coefficient and flow coefficient, while the multistage turbine performance is predicted by modeling each turbine stage by a series of two nozzles, a fixed one (stator) and a moving one (rotor). The characteristic of the proposed method is that the unknown parameters defining the generalized stage performance curves are determined by combining a Cycle Program with the compressor and turbine performance maps obtained using the "stage-stacking" procedure, and by searching for the values of the unknown parameters which better reproduce, by means of the Cycle Program, the overall performance and thermodynamic data measured on a gas..
ENEA - RICOGNIZIONE SULLE TECNOLOGIE INNOVATIVE ED EFFICIENTI PER LA COGENERAZIONE E PER LA PRODUZIONE DEL CALORE
No full textIl progetto è articolato nelle seguenti attività:
(A) Ricognizione delle tecnologie elettriche utilizzate nelle utenze industriali e delle tecnologie termiche potenzialmente sostituibili con tecnologie elettriche innovative. Per ciascuna delle tecnologie per la cogenerazione, la ricognizione consisterà nell’analisi del principio di funzionamento e delle prestazioni, principalmente in termini di efficienza elettrica, termica e di risparmio di energia primaria; si metteranno anche in luce le caratteristiche dell’energia termica messa a disposizione (livello di temperatura, tipologia di fluidi intermedi utilizzabili, ecc...) ed eventuali limiti relativi alla qualità dell’energia termica utilizzabile dalle utenze; si considereranno inoltre le emissioni di CO2 e delle principali specie inquinanti ad impatto locale. Si effettuerà un confronto tra le varie tecnologie evidenziandone i benefici ed eventuali limiti. Per ciascuna delle tecnologie termiche potenzialmente sostituibili con tecnologie elettriche innovative si evidenzieranno le caratteristiche di prestazione in termini di efficienza di trasformazione dell’energia in ingresso (elettrica o meccanica) in energia termica. Si valuterà inoltre se queste tecnologie siano in grado di integrarsi con sistemi cogenerativi e con quali vincoli e/o limiti di natura tecnologica.
(B) Realizzazione di una banca dati settoriale e sviluppo di modelli di simulazione per valutare i potenziali di diffusione. Consiterà nella predisposizione, in adatti formati utilizzabili in data-base elettronici, delle informazioni raccolte sulle tecnologie e sui settori analizzati nella precedente punto (A) e nello sviluppo di modelli di simulazione per valutare i potenziali di diffusione delle tecnologie analizzate
Sviluppo di una metodologia per l'analisi di cicli reali di turbogas a fini diagnostici
No full textNel lavoro si presenta una metodologia di carattere generale per l'analisi del funzionamanto di turbogas a partire da un limitato numero di grandezze misurabili nel normale esercizio
La norma UNI 8887:2014 – Unità di cogenerazione e indici caratteristici
No full textA febbraio 2014 è entrata in vigore la norma UNI 8887:2014 – “Unità di cogenerazione e indici caratteristici”, che sostituisce la norma UNI 8887:1987 – “Sistemi per processi di cogenerazione. Definizioni e classificazione”.
La nuova norma, elaborata dal GL405 – “Cogenerazione e poligenerazione” facente parte del SC04 – “Sistemi e macchine per la produzione di energia” del Comitato Termotecnico Italiano, aggiorna la precedente e introduce delle interessanti novità
Piccola e Micro Cogenerazione
No full textNell'articolo vengono evidenziati (i) i vantaggi energetici ed ambientali che può apportare la diffusione della cogenerazione distribuita, (ii) i requisiti affinché la cogenerazione distribuita risulti effettivamente vantaggiosa e (iii) le problematiche di natura tecnica ed economica che ne ostacolano la diffusione. Viene inoltre illustrata l'attività svolta dal Gruppo Consultivo 05 “Micro-Cogenerazione” del Sotto Comitato 04 “Turbomacchine e Macchine Volumetriche” del Comitato Termotecnico Italiano
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