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Recupero del calore ed efficienza energetica: i microcicli Rankine

Informazioni tesi

  Autore: Donato Tangorra
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2013-14
  Università: Università degli Studi di Bologna
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria gestionale
  Relatore: Michele Bianchi
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 104

Negli ultimi anni, a causa di fattori ambientali, la ricerca di fonti di energia alternative e rinnovabili (solare, biomassa, geotermico, eolico) è aumentata, soprattutto a livello di piccole e medie potenze.
Crescente importanza hanno acquisito le fonti di energia a bassa temperatura come il recupero del calore di scarto proveniente da lavorazioni industriali, quali industrie chimiche, cementifici, forni, ecc.
Un numero considerevole di soluzioni innovative sono state proposte per generare elettricità sfruttando tale calore, dal momento che in molti casi i cicli a vapore convenzionali mal si adattano a tale applicazione, soprattutto laddove le potenza termiche e le temperature sono molto contenute.
La ricerca e lo studio hanno portato alla diffusione in maniera preponderante di alternative più efficienti come i cicli Rankine, costituiti dagli stessi componenti di un impianto a vapore convenzionale; il fluido operativo può essere tuttavia di natura organica, ed è per questo motivo caratterizzato da una temperatura di vaporizzazione generalmente inferiore a quella dell’acqua, cosa che rende possibile che il processo di evaporazione avvenga a temperature più basse: si parla in questo caso di Cicli Rankine Organici (ORC – Organic Rankine Cycle).
Tale Tesi tratterà l’analisi del principio di funzionamento di un ciclo Rankine per la micro generazione (MRC), in particolare quelli a fluido organico (ORC), mettendo in evidenza le caratteristiche fondamentali e i fattori che ne influenzano il rendimento e la progettazione. L’analisi non sarà specifica o dettagliata ma più generica e prenderà in considerazione gli aspetti principali e qualitativi che contraddistinguono i cicli Rankine a fluidi organici.

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i INTRODUZIONE Negli ultimi anni, a causa di fattori ambientali, la ricerca di fonti di energia alternative e rinnovabili (solare, biomassa, geotermico, eolico) è aumentata, soprattutto a livello di piccole e medie potenze. Crescente importanza hanno acquisito le fonti di energia a bassa temperatura come il recupero del calore di scarto proveniente da lavorazioni industriali, quali industrie chimiche, cementifici, forni, ecc.; fonti che hanno il pregio di essere economicamente vantaggiose, perché sono di facile utilizzo, perché non richiedono costi elevati per lo sfruttamento e nella maggior parte dei casi, sono fumi di scarico o acqua ad elevata temperatura. Un numero considerevole di soluzioni innovative sono state proposte per generare elettricità sfruttando tale calore, giacché in molti casi i cicli a vapore convenzionali mal si adattano a tale applicazione, soprattutto laddove le potenza termiche e le temperature sono molto contenute. La ricerca e lo studio hanno portato alla diffusione in maniera preponderante di alternative più efficienti come i cicli Rankine, costituiti dagli stessi componenti di un impianto a vapore convenzionale (un evaporatore, un espansore che trasferisce all’esterno lavoro, un condensatore, una pompa); il fluido operativo può essere tuttavia di natura organica, ed è per questo motivo caratterizzato da una temperatura di vaporizzazione generalmente inferiore a quella dell’acqua, cosa che rende possibile che il processo di evaporazione avvenga a temperature più basse: si parla in questo caso di Cicli Rankine Organici (ORC – Organic Rankine Cycle). Il successo della tecnologia ORC, può essere in parte spiegato con la sua caratteristica modulare: un sistema ORC può essere utilizzato, con piccole modifiche, su varie fonti di calore. Questo successo è stato rafforzato dalla elevata maturità tecnologica della maggior parte dei suoi componenti, grazie al loro ampio utilizzo in applicazioni di refrigerazione. Inoltre, a differenza dei cicli convenzionali, questa tecnologia consente una generazione di energia di piccola scala e in loco, nonché un funzionamento di tipo cogenerativo.

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Parole chiave

efficienza energetica
orc
produzione elettrica
rankine
organic cycle
recupero calore
micro rankine
calore di scarto

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