Sistemi Energetici L

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Codice identificativo insegnamento: 086469
Programma sintetico: Uso e riserve delle fonti di energia, distribuzione e mercato di energia elettrica e gas. Analisi e ottimizzazione dei pro-cessi termodinamici, del loro rendimento e del costo di produzione dell'energia. Status tecnologico, aspetti progettuali, combustibili, regolazione, influenza delle condizioni operative per centrali elettriche con: (i) ciclo a vapore d'acqua, (ii) turbine a gas, (iii) cicli combinati gas-vapore. Cogenerazione: risparmi energetici, indici, tecnologie, curve di funzio-namento, fattibilità economica. Emissioni inquinanti connesse alla produzione di energia, unità di misura, principi di formazione e abbattimento, rimozione dai gas combusti. Cicli frigoriferi, fluidi di lavoro. Smaltimento del calore in am-biente (sistemi ad acqua aperti, a secco, con torri evaporative). Fonti rinnovabili.

Criteri generali di ottimizzazione dei sistemi energetici. Il costo di produzione dell'elettricità. Importanza dell'ottimizzazione dei processi termodinamici e del rendimento.

Combustione e impatto ambientale dei processi di combustione. Combustione: richiami e generalità. Unità di misura della concentrazione di inquinanti in miscele gassose, diluizione, conversioni. Sistemi primari e secondari per il controllo delle emissioni inquinanti da combustione. Linea di trattamento fumi di centrali elettriche. Confronto tra le varie tecnologie di produzione di elettricità.

Le centrali elettriche con ciclo Rankine a vapor d’acqua. Analisi del ciclo termodinamico in relazione allo status tecnologico. Bilancio termico. Generatori di vapore: tipologie, circolazione, controllo della combustione, perdite e rendimento, combustibili impiegati. Scambiatori di calore. Smaltimento del calore in ambiente. Fondamenti di regolazione.

Le centrali elettriche con turbine a gas e cicli combinati. Analisi del ciclo e dei suoi componenti. Combustibili e combustori. Influenza delle condizioni ambientali, regolazione e funzionamento a carico parziale. Cicli combinati: assetto e ottimizzazione del recupero termico. Caldaie a recupero. Prestazioni. Ripotenziamento di centrali a vapore esistenti in cicli combinati.

Cicli frigoriferi. Fluidi, applicazioni, configurazioni e componenti di impianto di cicli frigoriferi a compressione di vapore. Nozioni fondamentali sui cicli frigoriferi ad assorbimento.

La cogenerazione. Motivazione termodinamica. Indici di merito. Tecnologie impiantistiche. Curve di funzionamento ai vari carichi elettrici e termici. Accoppiamento con cicli frigoriferi ad assorbimento: trigenerazione.

Esercizi:

  • Confronto tra prima e seconda legge della termodinamica: testo | soluzione
  • Combustione: testo | soluzione
  • Cicli a vapore rigenerativi: testo | soluzione
  • Analisi economica di impianti di potenza: testo | soluzione
  • Emissioni di una centrale a carbone e di un ciclo a gas naturale: testo | soluzione
  • Ottimizzazione di un gruppo frigorifero per il condizionamento: testo | soluzione
  • Analisi e bilancio termico di una centrale a vapore: testo | soluzione
  • Ripotenziamento di un impianto di cogenerazione: testo | soluzione

 

 

Temi d'esame: