Dispensa del corso di SISTEMI ENERGETICI. Argomento: Sistemi Energetici (parte 3.3) Prof. Pier Ruggero Spina Dipartimento di Ingegneria

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1 Dispensa del corso di SISTEMI ENERGETICI Argomento: Sistemi Energetici (parte 3.3) Prof. Pier Ruggero Spina Dipartimento di Ingegneria

2 La trigenerazione: motivazioni e tecnologie 2

3 Picchi di richiesta giornalieri Pot. min. Pot. media Pot. max istantanea Il fabbisogno termico Pt [kw] 150 kw 30 kw Cogeneratore Caldaia Riscaldamento Produzione acqua calda sanitaria Gennaio Potenza termica richiesta Dicembre

4 Copertura del fabbisogno termico Pt,media [kw] 150 kw 1 x caldaia 120 kw Copertura potenza max istantanea richiesta durante stagione fredda 2 x micro-cogeneratori da 15 kw termici 30 kw Cogeneratore Caldaia 45% 4500 h/anno 8200 h/anno Funzionamento medio: 6350 h/anno Copertura fabbisogno termico: 55% 1 x serbatoio di accumulo inerziale Permette di massimizzare le ore di funzionamento dei micro-cogeneratori Dimensionamento in funzione dei profili giornalieri di richiesta termica h/anno Curva cumulata

5 Ore equivalenti di accumulo termico [kwh /kw ] acc. t,cog. Ruolo dell accumulo termico 10 P t,cog. 8 E t,utenza =0.5 [kw t,cog. /MWh t,utenza ] ore funzionamento motore Ore di funzionamento del cogeneratore [h]

6 Ore equivalenti di accumulo termico [kwh /kw ] acc. t,picco Ruolo dell accumulo termico P t,cog. = 0.25 P t,picco ore funzionamento motore Ore di funzionamento del cogeneratore [h]

7 [kw] Trigenerazione: la necessità Domanda termica Domanda frigorifera Domanda elettrica gen febaprmag mar giu lug ago setottnov dic mesi

8 carico [kw] carico [kw] Trigenerazione: la variabilità del carico Pe [kw] Pt [kw] Pf [kw] Pe [kw] Pt [kw] Pf [kw] ore/giorno ore/giorno utenza nel terziario (inverno) richiesta elettrica richiesta termica utenza nel terziario (estate) 0.4 utenza nel civile (inverno) hours

9 Trigenerazione: gli impianti Frigorifero a compressione compressore E comp EER E Q F comp Q F

10 Trigenerazione: gli impianti Frigorifero ad assorbimento

11 Trigenerazione: gli impianti Frigorifero ad assorbimento fluido caldo Q R EER Q Q F R Q F assorbitore

12 Frigoriferi ad assorbimento ammoniaca-acqua (NH3- H 2 O) (temp. refrigerante fino a C) Sezione alta pressione Sezione bassa pressione CONDENSATORE Ammoniaca liquida Acqua di raffreddamento Fluido o gas da raffreddare Vapore di ammoniaca EVAPORATORE COLONNA DI RETTIFICAZIONE Energia primaria Soluzione ricca di NH3 Pompa ASSORBITORE Acqua di raffreddamento DESORBITORE Soluzione povera di NH3 CIRCUITO SOLUZIONE

13 Frigoriferi ad assorbimento acqua-bromuro di litio (H 2 O-BrLi) (temperatura refrigerante > 0 C) CONDENSATORE Refrigerante vapore GENERATORE CONDENSATORE GENERATORE AD ALTA TEMPERATURA GENERATORE AD ALTA TEMPERATURA Acqua di raffreddamento Soluzione concentrata Refrigerante liquido Sorgente di calore Acqua di raffreddamento Sorgente di calore Refrigerante liquido Acqua refrigerata Acqua di raffreddamento Acqua refrigerata Acqua di raffreddamento EVAPORATORE ASSORBITORE EVAPORATORE ASSORBITORE Pompa Pompa della soluzione Semplice effetto T sorgente calore C EER Doppio effetto T sorgente calore C EER

14 Potenza utile frigorifera [%] Frigoriferi ad assorbimento: prestazioni C 26 C 28 C 30 C 32 C Temperatura acqua condensatore Temperatura dell'acqua refrigerata [%]

15 Consumo rispetto al nominal e [%] Frigoriferi ad assorbimento: Funzionamento ai carichi parziali Vite Centrifugo Assorbitore Carico rispetto al nominale [%]

16 Titolo [g H2O /kg aria secca ] Trigenerazione: gli impianti Desiccant cooling Amb. esterno 9 8 Q R riscaldatore 7 Raff. evaporativo Q F Amb. interno EER Q F /E el 5 6 Assenza di fluidi pericolosi Q EER Q F R Deumidificatore Rigeneratore Raff. evaporativo 100% 80% 60% 50 deumidificatore igroscopico (con sostanze chimiche silica gel ) Temp. bulbo umido [ C] UR=20% 7 40% Temperatura (bulbo secco) [ C]

17 Trigenerazione: le applicazioni DISTRIBUZIONE EN. TERMICA DISTRIBUZIONE EN. FRIGORIFERA DISTRIBUZIONE EN. ELETTRICA GRUPPO FRIGORIFERO AD ASSORBIMENTO PANNELLI SOLARI SISTEMA ACCUMULO TERMICO CENTRALE COGENERATIVA

18 Trigenerazione: le applicazioni

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