Formato

COMPONENTI DI ATENEO DEL GRUPPO DI RICERCA:
Amedeo Amoresano
Maria Cristina Cameretti
Alfredo Gimelli
Giuseppe
Langella :
EDitRESs
Adolfo SenatoreDistribuita ad Energia Rinnovabile
Efficienza dei Sistemi di Generazione
Raffaele Tuccillo
(Efficiency of Distributed
Renewable Energy Systems)
Carmelina Abagnale (assegnista)
Dario Buono (Assegnista)
Paolo Iodice (Assegnista)
Massimiliano Muccillo (Assegnista)
Raniero Sannino (Dottorando)
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
•
LA DISTRIBUZIONE DI ENERGIA HA AVUTO UN SIGNIFICATIVO CAMBIAMENTO NELLO SCENARIO MONDIALE IN
QUANTO NEGLI ANNI ADDIETRO LA RICHIESTA DI ENERGIA ELETTRICA ERA SODDISFATTA MEDIANTE GRANDI
CENTRALI CHE SFRUTTAVANO COMBUSTIBILI FOSSILI E/O NUCLEARI ED ERANO SITUATE A GRANDI DISTANZE DAI
PUNTI DI UTILIZZAZIONE.
•
OGGI SI PARLA DI GENERAZIONE DISTRIBUITA CHE PREVEDE L’UTILIZZO DI SORGENTI DISTRIBUITE DI PICCOLA
CAPACITÀ (DA POCHE CENTINAIA DI KW A QUALCHE MW) DOTATE DI DISPOSITIVI DI ACCUMULO E CONTROLLO
DEL CARICO (MICRORETI).
•
IN TALE CONTESTO, LE MICROTURBINE ASSICURANO POTENZA CONTINUA E RIDUCONO L’IMPATTO AMBIENTALE
DAL MOMENTO CHE SONO IN GRADO DI BRUCIARE GAS NATURALE E BIOMASSE CON CONSEGUENTI BASSE
EMISSIONI DI NOX E CO, NONCHÉ CON UNA BASSA FORMAZIONE DI CO2.
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
PROPRIETÀ DEL NG E DEI BIOGAS
NAT. SULLA MICRO TURBINA A GAS
FUEL COMPOS1.
. STUDI
BIOM
BIOMO
BIOMA
SW SULLE MICROG
AS
ALLA BASE DELLE ATTIVITÀ
SONO GLIUtilization
STUDI CHE DA OLTRE UN DECENNIO ALCUNI DEI COMPONENTI CONDUCONO
Thermal
(AD)
(%,
MOLAR
)
TURBINE A GAS, OCCUPANDOSI SIA DELLE (NG)
CARATTERIZZAZIONE DEI COMPONENTI SIA DELLA LORO EFFICIENZA ENERGETICA. STUDI
X b"MILD"
m g APPLICATA A MICRO-COMBUSTORI E L'ANALISI
SPECIFICI HANNO RIGUARDATO, RECENTEMENTE, I PROCESSI DI COMBUSTIONE
65.00
CH4
92.00
18.00
9.00
7.00
DELLA COMBUSTIONE CON BIOCOMBUSTIBILI LIQUIDI E GASSOSI O DI LORO MISCELE CON COMBUSTIBILI FOSSILI.
By-pass
-C2H6
2.00
-7.00
3.70
Stack
 g ,R
A. CARATTERIZZAZIONE
DEI COMPONENTI ED EFFICIENZAm
ENERGETICA
-C3H8 HRSG 1.00
2.00
-7.00
Recup.
B. STUDIO DELLA C4H10
COMBUSTIONE0.25
IN UNA M
ICRO TURBINA
- g
-(CFD)
2.00
- - A GASFuel
-m
N2 LIQUIDI 2.90
8.00
56.00C.C. - -• BIO COMBUSTIBILI
-H2 GASSOSI
25.00
9.00
18.00
Gear-Box- • BIO COMBUSTIBILI
T 61.00
-CO
- - C 33.00
12.00
~
• L’OBIETTIVO È OTTIMIZZARE
LA
COMBUSTIONE
ED
IL
COMBUSTORE
IN
35.00 TERMINI
CO2
0.15
10.00
20.00
- - DI
Air
EFFICIENZA E CONTROLLO
DELLE
DELLA
È
- - COMBUSTIONE
H2O
- - EMISSIONI
- - . LO SVILUPPO
--ANALIZZATOMol.
NELLMass,
’IPOTESI DI PARTIALLY STIRRED REACTOR E SUL MODELLO DELLE
17.34
21.92
28.51
25.83
23.76
FLAMELET
g/mol
LHV, kJ/kg
47182
19198
2798
20183
21697
fst
0.0620
0.1680
1.257
0.145
0.1530
Tof, K
2220
2231
1571
2126
2300
0.0202
0.139
0.0177
0.115
f
0.191
0.0082 0.0214
SIMULAZIONE DEL COMBUSTORE
DELLA0.132
MICRO TURBINE
0.127A GAS) 0.151
j
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
ANALISI CFD
I CALCOLI SONO STATI ESEGUITI INIZIALMENTE IN
BIDIMENSIONALE
CON
UNA
GEOMETRIA
ASSIALSIMMETRICA DEL COMBUSTORE DI TIPO LPP
(LEAN PREMIXED PREVAPORIZED), SIMULANDO IL
FENOMENO DI COMBUSTIONE CON IL MODELLO FINE
RATE-EDDY DISSIPATION
SIMULAZIONE DEL COMBUSTORE DELLA MICRO TURBINE A GAS)
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
DISTRIBUZIONE DELLA TEMPERATURA PER DIVERSI SCHEMI DI REAZIONI DI OSSIDAZIONE DEL
COMBUSTIBILE
Temperature, K
1-Step Oxidation
8-Step Oxidation
Flamelet
SIMULAZIONE DEL COMBUSTORE DELLA MICRO TURBINE A GAS
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
DISTRIBUZIONI DELLA TEMPERATURA OTTENUTE AL VARIARE DELLA POSIZIONE
DELL’INIEZIONE PILOT NEL COMBUSTORE
SIMULAZIONE DEL COMBUSTORE DELLA MICRO TURBINE A GAS
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
2. LATEMTG - LABORATORIO TEST MICRO TURBINE A GAS
MICRO GAS TURBINE TEST LABORATORY
DESCRIZIONE DEL LABORATORIO:
GLI ELEMENTI ESSENZIALI DEL LABORATORIO SONO, ATTUALMENTE, IL TEST BED PER LA VERIFICA DELLE
PRESTAZIONI E SPERIMENTAZIONE DI MICRO TURBNE A GAS FINO A 30 KW. INIZIALMENTE, SARÀ
MTG CAPSTONE C30 SULLA QUALE SARÈ POSSIBILE SPERIMENTARE LA RISPOSTA
ENERGETICA E AMBIENTALE ALL’IMPEGO DI COMBUSTIBILI GASSOSI: CONVENZIONALI GAS DI SINTESI,
BIOCOMBUSTIBILI. SI PREVEDE POI DI ESTENDERE LA SPERIMENTAZIONE A BIOCOMBUSTIBILI LIQUIDI.
SUCCESSIVAMENTE, SARANNO INSTALLATE CONFIGURAZIONI CHE INCLUDERANNO LA COMBINAZIONE TRA
MTG E SISTEMI ORC.
Sala
Controllo
INSTALLATA UNA
Box Test
INSERIRE IMMAGINE
Bed
MTG
RESPONSABILI SCIENTIFICI DI LABORATORIO: PROFF. A. SENATORE E R. TUCCILLO
CONTATTI: [email protected], [email protected] , [email protected],
[email protected], [email protected], [email protected]
ELENCO DELLE ATTIVITÀ DI MISURA DEL LABORATORIO
LAYOUT DEL LATEMTG
Analisi, validazione e qualificazione di prestazioni ed emissioni di Micro
Turbine a Gas (MTG) fino a 30 kW:
MTG a velocità e carico variabile
 MTG alimentate con miscele di gas naturale e biogas
 MTG alimentate con miscele di combustibili liquidi fossili e bio-combustibili liquidi
 Sistemi per l’abbattimento delle emissioni inquinanti.
STRUMENTAZIONE DEL LABORATORIO:
-.BANCO PROVA PER MTG FINO A 30 KW CON RILIEVO DELLA POTENZA E DEI PRINCIPALI
PARAMETRI TERMODINAMICI
- MTG STRUMENTATA
E CON SISTEMA DI CONTROLLO E MONITORAGGIO
INSERIRE IMMAGINE
MTG CAPSTONE C30
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
CURVE DI PRESTAZIONE DI MICROTURBINE ALIMENTATE A GAS NATURALE
DESCRIZIONE DELL’ATTIVITÀ DI MISURA:
L’ATTIVITÀ DI MISURA FORNISCE
LE CURVE DI PRESTAZIONE DI MICROTURBINE
ALIMENTATE DA COMBUSTIBILI GASSOSI. LE MISURE VENGONO EFFETTUATE IN FUNZIONE
DI
SPECIFICHE DI ESERCIZIO FORNITE DAL COSTRUTTORE QUALI TIPO DI COMBUSTIBILE
PRESSIONE DI ESERCIZIO E NEL CASO DI PRESENZA DI UNITÀ COGENERATIVA INGRESSO ED
USCITA ACQUA DI ALIMENTO COGENERATORE. LE CURVE DI PRESTAZIONE RICAVATE SONO
RAPPRESENTATIVE DELLA POTENZA EROGATA E DEL RENDIMENTO ELETTRICO. LE PROVE
VENGONO EFFETTUATE CON LA TURBINA A PIENO CARICO ED AI CARICHI PARZIALI, IN
INSERIRE IMMAGINE
ASSETTO COGENERATIVO E NON.
ALTRE ATTIVITÀ: (SE APPLICABILE)
- SUB ATTIVITÀ 1 – VALUTAZIONE DELLE EMISSIONI VOLUMETRICHE ALLO SCARICO.
- SUB ATTIVITÀ 2 – ANALISI DELL’EFFICIENZA TOTALE
- SUB ATTIVITÀ 3 – MISURA DELLA RUMOROSITÀ
- SUB ATTIVITÀ 4 – EFFICIENZA DEI SINGOLI COMPONENTI ( COMBUSTORE, SCAMBIATORI,
COMPONENTI ROTANTI…
SPACCATO MICRO TG CAPSTONE C30
MICRO TG CAPSTONE C30
ESEMPIO DI CURVE DI PRESTAZIONE MTG
COMPRESSORE COMBUSTIBILE MTG
LATEMTG ( LABORATORIO TEST MICRO TURBINE A GAS)
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
MICROTURBINA
A GAS CAPSTONE C30
PANNELLO ACQUISIZIONE DATI
LATEMTG ( LABORATORIO TEST MICRO TURBINE A GAS)
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
DESCRIZIONE DELL’ATTIVITÀ DI MISURA:
L’ATTIVITÀ RIGUARDA LO STUDIO E L’OTTIMIZZAZIONE DEI
SISTEMI CSP-ORC. PARTICOLARE ATTENZIONE È DATA ALLO
STUDIO DEI SISTEMI DI ESPANSIONE. LO STUDIO DELLE
PRESTAZIONI
DEGLI
ESPANSORI
VOLUMETRICI
VIENE
EFFETTUATO MEDIANTE SISTEMI DI ACQUISIZIONE REMOTI IN
GRADO DI MISURARE E COSTRUIRE
PRESTAZIONE E
FORNIRE
SEGUITO LE MAPPE DI
DATI UTILI SULLA PROGETTAZIONE
DEI COMPONENTI
ALTRE ATTIVITÀ: (SE APPLICABILE)
- SUB ATTIVITÀ 1 – MISURA TEMPERATURA E PRESSIONE FLUIDI
- SUB ATTIVITÀ 2 – ANALISI DELL’EFFICIENZA TOTALE
- SUB ATTIVITÀ 4 – EFFICIENZA DEI SINGOLI COMPONENTI (
COMBUSTORE, SCAMBIATORI, COMPONENTI ROTANTI
ANALISI NUMERICA SULL’ESPANSORE
ALTERNATIVO
PANNELLO DI CONTROLLO PER IL
BANCO PROVA DELL’ESPANSORE
ESPANSORE A VITE
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
SPECCHIO PARABOLICO LINEARE E TUBO DI
ASSORBIMENTO IN BOROSILICATO
MOTORE ELETTRICO – PANNELLO DI
CONTROLLO DELL’ESPANSORE
CICLO INDICATO DELL’ESPANSARE
ALTERNATIVO
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
IMPIANTO INTEGRATO ORC (ORGANIC RANKINE CYCLE) – MICROTURBINA A GAS
DESCRIZIONE DELL’ATTIVITA DI RICERCA: LO STUDIO TEORICO-NUMERICO SI BASE SULL’INTEGRAZIONE DI UN
IMPIANTO CON MICRO TURBINA A GAS ED UN SISTEMA ORC CON UN CAMPO SOLARE CHE PERMETTE
L’AUMENTO DELLA TEMPERATURA DELL’ARIA ALL’INGRESSO DEL RIGENERATORE DELLA MTG. ANCHE I GAS ALLO
SCARICO AVRANNO UNA TEMPERATURA PIÙ ELEVATA FAVORENDO IL RECUPERO TERMICO NELLA CALDAIA ORC.
1200
3
1100
1000
Temperature, K
4
2r
900
800
'
4r
700
2s
600
4r
500
2
400
300
1
200
1.6
2
2.4
2.8
Entropy, kJ/(kg K)
SIMULAZIONE IMPIANTO ORC-MTG
3.2
3.6
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
IMPIANTO INTEGRATO ORC (ORGANIC RANKINE CYCLE) – MICROTURBINA A GAS
Regenerator Efficiency
“Compressor Output
temperature ( T2)”
“Combustor input
temperature (T6)”
“turbine Input
temperature (T1)”
“turbine Output
temperature(T4)”
“Regenerator Outlet
temperature (fully
regenerative Cycle-(T5)”
“Rated Mechanical
Output”
N
m air
m fuel
\
SIMULAZIONE IMPIANTO ORC
Turbec T100
datasheet
AspenPlus®
Results
Thermoflex®
Results
0.877
0.917
0.877
468 K
476 K
463 K
905 K
906,4 K
899 K
1223 K
1223
1223 K
951 K
945 K
957,7 K
530 K
530 K
534 K
110 kW
109 kW
111,9 kW
64000 rpm
64000 rpm
64000 rpm
0.808 kg/s
0.75 kg/s
0,808 kg/s
0.00695 kg/s
0,0065 kg/s
0.0071 kg/s
EDitRESs:
•
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
ANALISI CFD
RAPPORTO DI COMPRESSIONE= 4.1
VEL. ANG.= 20000 RAD/S.
DIAMETRO ESTERNO= 47.8 MM
LUNGHEZZA ASSIALE= 19.9 MM
PRESSIONE DI CONDENSAZIONE STIMATA = 40 °C
VISTE 3D DEL ROTORE DELLA
TURBINA RADIALE
CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO E PROPRIETÀ DEI DIVERSI FLUIDI
Air
R245fa
R134a
Ammonia
P01 (bar)
T01 (K)
P2 (bar)
4.1
473
1.013
6.315
439
2.52
28.64
455
10.17
47.66
699
15.55
btt
3.17
2.19
2.39
3.07
(expected)
1.0
20000
1.392
3.01
7850
1.077
12.18
9500
1.153
6.84
29600
1.234
Inlet Sound
Speed (m/s)
435.3
161.3
180.6
635.0
m (Pa s)
2.615 x 10-
1.546 x 10-5
1.908 x 10-5
2.561 x 10-5
n (m2/s)
8.915 x 10-
6.281 x 10-5
2.159 x 10-5
18.01 x 10-5
ω (rad /s)
L’UTILIZZO DELL’AMMONIACA, ANCHE SE FAVOREVOLE IN
TERMINI DI RENDIMENTO DEL CICLO, COMPORTA UN AUMENTO g
DI VELOCITÀ DEL ROTORE
SIMULAZIONE IMPIANTO ORC
5
5
14
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
• ANALISI CFD
• L’ANALISI DEL ROTORE RADIALE È STATA OTTENUTA PER UN SETTORE PERIODICO DI 40°
CON UNA MESH TETRAEDICA DI CALCOLO DI 330000 ELEMENTI.
DISTRIBUZIONI DEL NUMERO DI MACH
SIMULAZIONE IMPIANTO ORC
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
•
ANALISI CFD DEL COMBUSTORE
•
•
•
•
I CALCOLI SONO STATI ESEGUITI
NEL COMBUSTORE DELLA MICRO TURBINA
DA 100KW CON UN COMBUSTIBILE DA
DIGESTIONE ANAEROBICA
DISTRIBUZIONE DI
TEMPERATURA NEL
COMBUSTIONE DELLA
IMPIANTO INTEGRATO MTG - ORC
MGT
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
IMPIANTO INTEGRATO MICROTURBINA A GAS – CAMPO SOLARE A TORRE CENTRALE
C30 base
C30- Solar Tower
MGT net Power (kW)
30
26.64
Fuel Energy Rate (kW)
118,4
57.97
Overall Electric efficiency
25.33 %
45.95%
Fuel Heat Rate (kJ/ kWh)
14208
7833
Net Heat Absorbed by Solar Field (kW)
--
54.43
Recovered Heat from exhausts (kW)
52.26
51.55
Collector Reflecting Area (m2)
--
99.0
Fuel Energy Utilization Factor
0.695
1.349
Total Energy Utilization Factor
0.695
0.696
1200
3
1100
2s
1000
Temperature, K
PERFORMANCE DATA
900
2r
4
800
700
600
4r
500
2
400
300
1
200
1.6
2
2.4
2.8
Entropy, kJ/(kg K)
3.2
3.6
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
OTTIMIZZAZIONE DELLA INTEGRAZIONE SOLARE IN IMPIANTI A VAPORE ALIMENTATI A
BIOMASSA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
GENERATORE DI VAPORE
TURBINA A VAPORE
ALTERNATORE
PRIMO SPILLAMENTO
SECONDO SPILLAMENTO
CONDENSATORE
POMPA
SCAMBIATORE DI CALORE
POMPA
SCAMBIATORE DI CALORE
CIRCUITO SOLARE AD OLIO
DIATERMICO (LIVELLO TERMICO
INFERIORE)
12. CIRCUITO SOLARE AD OLIO
DIATERMICO (LIVELLO TERMICO
SUPERIORE)
18
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
E’ STATA STUDIATA E OTTIMIZZATA L’INTEGRAZIONE DELLA FONTE SOLARE IN IMPIANTI A VAPORE, PREVEDENDO DI
REALIZZARE LA RIGENERAZIONE SIA ATTRAVERSO GLI SPILLAMENTI DI VAPORE DALLA TURBINA, SIA ATTRAVERSO UN
CIRCUITO AD OLIO DIATERMICO ALIMENTATO DALLA FONTE SOLARE
L’ANALISI HA EVIDENZIATO COME, CON TALE APPROCCIO, POSSANO ESSERE RAGGIUNTE EFFICIENZE DI CONVERSIONE
MAGGIORI RISPETTO AL CASO DI IMPIANTI «PURAMENTE» SOLARI, FORNENDO UTILI STRATEGIE DI «IBRIDIZZAZIONE»
PER IMPIANTI A BIOMASSA.
19
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
2. SALA PROVA MOTORI DIESEL
( DIESEL ENGINE TEST BENCH)
DESCRIZIONE DELLA
SALA PROVA:
LA
SALA PROVA È DOTATA DI UN FRENO A CORRENTI PARASSITE, DI
UN SISTEMA DI ACQUISIZIONI DATI PER LA MISURAZIONE DELLE
GRANDEZZE MOTORISTICHE E AMBIENTALI, DI UN SISTEMA PER
L’ACQUISIZIONE DEL CICLO INDICATO DEL MOTORE IN PROVA, UN
BANCO DI ANALISI DEI GAS DI SCARICO E UN SISTEMA HARDWARESOFTWARE PER LA GESTIONE DELLA CENTRALINA MOTORE.
RESPONSABILE SCIENTIFICO DI LABORATORIO:
PROF. A. SENATORE
CONTATTI: [email protected] , [email protected]
ELENCO DELLE ATTIVITÀ DI MISURA DEL LABORATORIO
Prestazioni ed emissioni di motori Diesel alimentati con
combustibili di origine vegetale
Prestazioni, consumo ed emissioni
 Ciclo indicato e legge di rilascio del calore
 Calibrazione motore in funzione del combustibile utilizzato
 Sistemi per il post-trattamento dei gas di scarico
STRUMENTAZIONE DEL LABORATORIO:
• FRENO A CORRENTI PARASSITE (SCHENK)
• BANCO DI ANALISI GAS DI SCARICO (ABB + AVL)
• SISTEMA DI ACQUISIZIONE GRANDEZZE ANALOGICHE (NATIONAL
INSTRUMENTS)
• SISTEMA ACQUISIZIONE CICLO INDICATO
SALA PROVA MOTORI DIESEL
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
PRESTAZIONI ED EMISSIONI DI MOTORI DIESEL ALIMENTATI CON BIOCOMBUSTIBILI
DESCRIZIONE DELL’ATTIVITÀ DI MISURA:
IN FUNZIONE DEL COMBUSTIBILE UTILIZZATO È POSSIBILE LA VALUTAZIONE DI:





PRESTAZIONI (COPPIA, POTENZA, CONSUMO)
CICLO INDICATO E LEGGE DI RILASCIO DEL CALORE
EMISSIONI ALLO SCARICO (CO, CO2, HC, NO, NO2, PM)
OTTIMIZZAZIONE CALIBRAZIONE ECU
EFFICIENZA SISTEMI DI POST TRATTAMENTO DI GAS DI SCARICO (CATALIZZATORI,
DPF, LNT)
 OTTIMIZZAZIONE PROCEDURA RIGENERAZIONE DPF
ALTRE ATTIVITÀ: (SE APPLICABILE)
- SUB ATTIVITÀ 1 – ANALISI CFD DI SISTEMI DI POST-TRATTMENTO GAS DI SCARICO
- SUB ATTIVITÀ 2 – MODELLI 1D DI CATALIZZATORI E FILTRI DPF
LEGGE RILASCIO DEL CALORE
PM UPSTREAM DPF
500
450
400
PM [mg/m3]
350
Biodiesel 2500 rpm
Biodiesel 2000 rpm
300
Biodiesel 1500 rpm
Diesel fuel 2500 rpm
250
Diesel fuel 2000 rpm
200
Diesel fuel 1500 rpm
150
Poli. (Biodiesel 2000 rpm)
100
Poli. (Diesel fuel 2500 rpm)
Poli. (Biodiesel 2500 rpm)
Poli. (Biodiesel 1500 rpm)
Poli. (Diesel fuel 2000 rpm)
50
Poli. (Diesel fuel 1500 rpm)
0
0
100
200
300
400
500
600
Torque [Nm]
VALUTAZIONE EMISSIONI
NOX
SALA PROVA MOTORI DIESEL
RIGENERAZIONE DIESEL
PARTICULATE FILTER
VALUTAZIONE EMISSIONE
PARTICOLATO
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
TEMPERATURE DI BILANCIO (BET)
FILTRO DPF
MODELLI CFD SISTEMA TRATTAMENTO
GAS DI SCARICO
SALA PROVA MOTORI DIESEL
MOTORE DIESEL 4 TEMPI
VALUTAZIONE TEMPERATURE SISTEMA
TRATTAMENTO GAS DI SCARICO
MOTORE DIESEL 2 TEMPI
MODELLI 1D FILTRI DPF
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
3. ATTIVITÀ DI RICERCA NEL CAMPO AMBIENTALE
DESCRIZIONE DELLE
ATTIVITÀ
LE PRINCIPALI ATTIVITÀ DI RICERCA SVILUPPATE SONO:
• PREDISPOSIZIONE DI INVENTARIO DELLE EMISSIONI
E CENSIMENTO DELLE FONTI
INQUINANTI IN ATMOSFERA IN ZONE AD ELEVATE PRESSIONE EMISSIVA, COME STRUMENTO
CONOSCITIVO PER ATTIVITÀ DI PIANIFICAZIONE E GESTIONE A LIVELLO TERRITORIALE.
• DETERMINAZIONE
DEI VALORI DI QUALITÀ DELL’ARIA E STIMA DELLE CONCENTRAZIONI
INQUINANTI RELATIVI A PANORAMI EMISSIVI COMPLESSI ATTRAVERSO L’IMPIEGO DI
MODELLI DI DISPERSIONE ATMOSFERICA
RESPONSABILE SCIENTIFICO DELLE ATTIVITÀ DI RICERCA:
PROF. A. SENATORE
CONTATTI: [email protected] , [email protected]
•I MODELLI DI DISPERSIONE ATMOSFERICA SI BASANO SULLO
SVILUPPO DI ALGORITMI CHE METTONO IN RELAZIONE LA
CONCENTRAZIONE DEGLI INQUINANTI, EMESSI DA UNA O PIÙ
SORGENTI, CON I MOLTEPLICI FATTORI CHE NE GOVERNANO IL
TRASPORTO IN ATMOSFERA.
•LA SIMULAZIONE DELLA RICADUTA AL SUOLO DEGLI
INQUINANTI CONSENTE DI PREVEDERE GLI EFFETTI EMISSIVI
DELL’IMPIANTO SULLA POPOLAZIONE ESPOSTA, IN MODO
SPESSO CONVENIENTE, IN TERMINI DI COSTO E TEMPO,
RISPETTO ALL’ANALISI SPERIMENTALI SUL CAMPO.
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
4. SALA PROVA EMISSIONI VEICOLI A 2-RUOTE (IM-CNR)
DESCRIZIONE DELLE
• SI
ATTIVITÀ:
UN’ATTIVITÀ
È SVILUPPATA
DI RICERCA CON L’ISTITUTO MOTORI DEL CNR,
FINALIZZATA ALLA VALUTAZIONE DEL COMPORTAMENTO EMISSIVO DEI VEICOLI A DUE
RUOTE. I VEICOLI OGGETTO DI STUDIO SONO DI ULTIMA NORMATIVA DI OMOLOGAZIONE, E
TESTATI SU CICLI DI GUIDA DI OMOLOGAZIONE E SU CICLI “REALI”
• È STATO SVILUPPATO UN MODELLO VOLTO ALLA CARATTERIZZAZIONE TEORICOSPERIMENTALE DEL COMPORTAMENTO EMISSIVO DURANTE IL TRANSITORIO A FREDDO
• SUGLI STESSI VEICOLI SONO STATE SPERIMENTATE MISCELE BENZINA-ETANOLO PER
VALUTARNE IL COMPORTAMENTO EMISSIVO IN DIVERSE CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO
RESPONSABILE SCIENTIFICO DELLE ATTIVITÀ DI RICERCA:
PROF. A. SENATORE
CONTATTI: [email protected] , [email protected]
3,2
Test I
2,8
Test III
2,4
g/km
Il banco dinamometrico è in grado di simulare elettricamente gli attriti reali su strada e
l’inerzia dei veicoli nel range 80-450 kg. Durante i cicli di guida una frazione dei gas diluiti
viene spillata e campionata nei sacchi di raccolta. Le concentrazioni degli inquinanti gassosi
sono misurate anche in continuo grazie al banco di analisi dinamico AVL-AMA4000. Il
sistema è gestito e controllato da un host computer che è capace di memorizzare sia i valori
delle concentrazioni degli inquinanti (medie ed in continuo), che i dati del banco freno, del
banco analisi, del CVS e del ventilatore.
CO
Test II
Test IV
2
Test V
Average
1,6
1,2
0,8
0,4
0
ECE_a
ECE_b
EUDC
Total
IL BANCO È STRUMENTATO CON I SEGUENTI ANALIZZATORI:
• CO ad infrarosso (range 0-5000 ppm)
• CO2 ad infrarosso (range 0-20%)
• NOX a chemiluminescenza (range 0-1000 ppm);
• HC a ionizzazione di fiamma (range 0-5000 ppm)
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
5. MOTORE DIESEL IN MODALITÀ DUAL-FUEL (GASOLIO/GAS NATURALE)
Caratteristiche del motore
Composizione del gas naturale
Motore Common Raial turbocompresso
Type
Fuel properties
Number of cylinders
4 stroke
4
ast
Total displacement
1900 cm3
r (kg/Stdm3)
LHV(MJ/kg)
0.83
45.83
Valves /cyl.
Bore (mm)
Stroke (mm)
2
82
90.4
CH4(%vol)
Ethane (%vol)
Propane (%vol)
Buthane (%vol)
85.44
8.38
1.71
0.47
Compression Ratio
17 :1
15.73
L’ATTIVITÀ DI RICERCA ATTUALMENTE IN CORSO PREVEDE UNA PARTE SPERIMENTALE ED UNA DI
SIMULAZIONE NUMERICA (CFD). LA PRIMA È SVOLTA PRESSO L’ISTITUTO MOTORI DEL C.N.R
ED È ATTA AD ESAMINARE IL COMPORTAMENTO DEL MOTORE IN MODALITÀ DUAL FUEL PER LE
DIVERSE PERCENTUALI DI GAS NATURALE ALL’ASPIRAZIONE E IN DIVERSE CONDIZIONI DI
FUNZIONAMENTO
CH4 50%
CH4 90%
LA PARTE DI SIMULAZIONE
NUMERICA (CFD) SI SVOLGE, PRESSO IL DII,
CON L’AUSILIO DI DUE
CODICI DI CALCOLO 3D, IL KIVA 3V ED IL FLUENT.
Distribuzioni di NO [ppm] per diversi rapporti di
CH4 /(massa totale di combustibile)al PMS
MOTORE DUAL FUEL
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
6. OTTIMIZZAZIONE SPESA ENERGETICA SISTEMI INDUSTRIALI
 Codice di calcolo (Core):
SVILUPPO DI UNA SPECIFICA METODOLOGIA DI
CALCOLO BASATA SU UN APPROCCIO TERMO-
Layout
ECONOMICO E FINALIZZATA ALLA RICERCA DI
CONFIGURAZIONI IMPIANTISTICHE OTTIMIZZATE
(TAGLIA, NUMERO, LOGICA DI DELL’ESERCIZIO, ETC).
Problemi
ENERGETICI
COGENERAZIONE
Variabili
economi
che
Problemi ECONOMICI
• Valorizzazione
eccedenze elettriche
• Stoccaggio energia
termica
• Leve legislative
MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION AND SENSITIVITY ANALYSIS OF ENERGETIC SYSTEMS
Logica di
esercizio
EDitRESs:
Efficienza dei Sistemi di Generazione Distribuita ad Energia Rinnovabile
(Efficiency of Distributed Renewable Energy Systems)
APPROCCIO MULTIOBIETTIVO
2600 Config.
Taglia: 150-1000kW
N_Cog.: 1-9
SPB: 2.9-8 anni
TPES: 6.5-17.2

La “complessità” del problema determina:
L’impossibilità di dedurre conclusioni di carattere
generale, soprattutto in merito ad un eventuale
TRADE OFF e, quindi, l’impossibilità di individuare
un insieme di configurazioni che restituiscano il
miglior compromesso fra i diversi obiettivi sulla base
di prefissati vincoli decisionali.
MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION AND SENSITIVITY
ANALYSIS OF ENERGETIC SYSTEMS