Cost effective integration of production and distribution in polygeneration for a cluster of buildings

Progetto: Research project

Dettagli progetto

Description

Scopo della presente proposta é quello di diffondere l’utilizzazione della cogenerazione in Europa, sviluppando le metodologie per far crescere la competitività e la convenienza economica del CHP (cogenerazione) e CHCP (poligenerazione). L’interesse é rivolto alla piccola o media taglia –sino alla potenza di1 MWel. Il mezzo per fare ciò é quello di collegare un gruppo di edifici all’interno di un’area delimitata allo scopo di ottenere un sistema integrato di produzione e distribuzione di potenza, energia termica e frigorifera mediante un impianto CHCP ed una rete di distribuzione di un fluido caldo. L’opportunità per estendere l’uso della poligenerazione é costituito dal fatto che la domanda di energia per il condizionamento ambientale costituisce una rilevante aliquota della domanda complessiva di energia elettrica, e che il condizonamento, al contrario dell’illuminazione o dell’alimentazione delle apparecchiature domestiche, non costituisce un uso elettrico obbligato e può essere quindi soddisfatto mediante l’impiego di energia termica. Inoltre la domanda di energia frigorifera in gran parte del sud Europa costituisce una larga fetta della complessiva domanda energetica, e ciò può costituire un ulteriore motivo di diffusione della cogenerazione. La proposta si articola in quattro fasi: •Identificazione delle aree suscettibili della possibile applicazione di un sistema integrato, quale quello proposto; •Analisi energetica di un gruppo di edifici scelti nei diversi paesi europei realizzata utilizzando la stessa metodologia di analisi; •Valutazione del progetto di un impianto CHCP integrato con una rete di distribuzione dei vettori energetici, usando dati sulle curve di carico ricavate dai casi studio ed informaziioni dei costi dei singoli componenti dell’impianto; •Valutazione della convenienza economica ed ambientale dell'impianto proposto.

Layman's description

Obiettivo della ricerca é quello di estendere le possibilità di utilizzazione della poligenerazione in aree destinate ad usi predefiniti -aree ospedaliere, campus universitari, insediamenti residenziali, etc.- ed ubicate in zone climatiche differenti. Nelle diverse aree climatiche infatti la domanda termica e frigorifera può essere assolutamente variabile con leggi diverse, che rendono non definibile una soluzione ottimale sempre e comunque valida. Inoltre in aree ben definite é possibile realizzare impianti distrettuali che, attraverso la distribuzione di un fluido vettore, possano rispondere alla domanda sia termica che frigorifera. Ciò pero ha trovato sino ad ora una forte limitazione dovuta ai differenti salti di temperatura disponibili tra le tubazioni di mandata e di ritorno dei fluidi vettori necessari per il riscaldamento ed il raffreddamento. Infatti, mentre la distribuzione di un fluido vettore ad alta temperatura consente di veicolare le quantità di calore necessarie mediante tubazioni di dimensioni ragionevoli grazie al livello termico disponibile, per quanto riguarda il fluido a bassa temperatura ciò é reso problematico dalle dimensioni che assumerebbero le tubazioni per il trasporto dell'energia necessaria. La poligenerazione consente di superare questo problema, dal momento che la utilizzazione di macchine frigorifere ad assorbimento trasforma la domanda frigorifera in domanda termica. Gli impianti di poligenerazione proposti sono costituiti da un motore primo che produce lavoro meccanico utilizzabile per la produzione di energia elettrica; inoltre il calore recuperato dai fumi e dal circuito di raffreddamento del motore primo può essere destinato ad un circuito di teleriscaldamento che alimenti gli scambiatori posti presso le singole utenze. Ciò consente il raggiungimento di rendimenti complessivi superiori all'80%. D'altro canto un impianto siffatto, destinato a rispondere esclusivamente ad una domanda termica, lavorerebbe un numero di ore all'anno troppo basso per pensare a tempi di ritorno dell'investimento accettabili. Ma se presso le diverse utenze si pensa di installare macchine ad assorbimento capaci di utilizzare ancora una volta il fluido caldo proveniente dal recupero termico come prima descritto, ecco che contemporaneamente sarebbero risolti i due problemi: da un canto l'impianto potrebbe lavorare per un numero di ore molto più elevato; dall'altro non si porrebbero i problemi legati alla distribuzione di un fluido vettore a bassa temperatura. Obiettivo della ricerca é quindi quello di indicare le soluzioni impiantistiche più adatte in funzione della varibailità della domanda termica e frigorifera al variare delle destinazioni d'uso delle aree prescelte e della loro ubicazione territoriale. Metodologie: La ricerca seguirà un iter metodologico messo a punto dallo stesso proponente insieme ad alcuni collaboratori che operano in diversi Paesi(Svezia, Portogallo, Grecia, Cipro). La prima fase della ricerca riguarda l'analisi della domanda energetica delle singole utenze ubicate all'interno dell'area prescelta. Quindi, in funzione del rapporto tra la domanda elettrica e termica, si procede alla scelta del motore primo da impiegare. La costruzione della curva cumulativa della domanda termica aggregata (domanda termica pura sommata alla domanda frigorifera trasformata in domanda termica dell'assorbitore)costituisce il punto di partenza per la scelta della soluzione impiantistica da sottoporre a verifica. La scelta impiantistica a questo punto può riguardare un mix di impianti costtituiti da macchine (pompe di calore, frigoriferi ad ssorbimento, frigoriferi elettrici) di taglia diversa in funzione del frazionbamento delle potenze delle singole macchine utilizzate. Viene simulato il funzionamento dell'impianto su base oraria mediante l'impiego di un software prodotto come risultato di altra ricerca condotta dal proponente e finanziata dalla UE
StatoAttivo
Data di inizio/fine effettiva1/1/04 → …

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