Trigenerazione tesina

Generalità della trigenerazione

La trigenerazione, in campo energetico, è una variante della cogenerazione, con la quale è possibile produrre, attraverso cicli combinati alimentati con diversi tipi di combustibili, tre forme di energia: meccanica, termica e frigorifera. Solitamente i generatori possono essere: turbine a vapore, turbine a gas, motori a combustione interna. Grazie alla forza meccanica prodotta dal moto di queste macchine tramite un alternatore viene prodotta energia elettrica.

L’obiettivo principale dunque è sfruttare al meglio l’energia generata recuperando quella che la macchina altrimenti dissiperebbe.

Per i motori a combustione interna il recupero di calore è possibile effettuarlo:

• Attraverso un classico sistema di raffreddamento del motore
• Scambiatore zona raffreddamento olio di lubrificazione
• Scambiatore di calore situato nella zona scarico fumi
• Zona intercooler se sovralimentato

Gli impianti di cogenerazione, nei quali si ha produzione combinata di energia elettrica e calore, nella loro configurazione tradizionale non si adattano ad essere utilizzati per la climatizzazione degli edifici, in quanto il loro uso risulta efficiente nel solo periodo invernale, quando è necessario provvedere al riscaldamento di questi. Nei mesi più caldi bisogna invece tenere fermo l’impianto di cogenerazione o farlo funzionare dissipando il calore prodotto; entrambe queste condizioni vanno a discapito della fattibilità economica dell’impianto e dell’efficienza complessiva.

Per ovviare a ciò si può pensare, nel periodo estivo, di utilizzare il calore prodotto dall’impianto cogenerativo come sorgente principale di energia, in luogo dell’elettricità, per la produzione di freddo tramite sistemi ad assorbimento (chiller ad assorbimento). Si parla in questo caso di “trigenerazione” (in inglese spesso indicata come CCHP, Combined Cooling, Heating and Power) la quale è una soluzione applicabile favorevolmente sia su costruzioni nuove, sia su costruzioni preesistenti attraverso operazioni di retrofitting.

ISIS “Segato-Brustolon” A.S. 2014/2015 -TRIGENERAZIONE- 1

Impianto trigenerativo applicato ad una costruzione preesistente

Un esempio di costruzione dotata di sistemi di climatizzazione, di processo e produzione di acqua calda sanitaria non ottimizzati, può essere un’industria alimentare la quale lavora per 16 ore al giorno per 5 giorni a settimana e richiede:

Una potenza elettrica costante nell’arco dell’anno di 200 kW.

Potenza elettrica richiesta (kWe)

220

200 Potenza

Elettrica

(kWe)

180 novem… dicemb…

settem… ottobre

agosto

giugno

gennaio maggio

aprile

marzo

febbraio luglio

Una potenza termica media riportata nel grafico.

Potenza termica (kWt)

350

300

250

200

150 potenza termica

100 (kWt)

50

0 gennaio giugno agosto

aprile ottobre novembre dicembre

luglio

febbraio maggio

marzo settembre

ISIS “Segato-Brustolon” A.S. 2014/2015 -TRIGENERAZIONE- 2

Una potenza frigorifera media riportata nel grafico:

Potenza frigorifera media (kWf)

160

140

120

100

80 Potenza frigorifera

60 (kWf)

40

20

0 giugno

gennaio agosto

aprile dicembre

novembre

ottobre

maggio luglio

marzo

febbraio settembre

I grafici che appaiono sopra descrivono le condizioni dell’industria senza l’utilizzo di un trigeneratore, ovvero con l’ausilio totale della rete elettrica, caldaie per il riscaldamento e chiller per la refrigerazione.

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Realizzazione dell’impianto di trigenerazione

Per prima cosa è stato scelto il cogeneratore in funzione del fabbisogno di potenza termica per ACS e della richiesta di potenza frigorifera ed è stata individuata una taglia che permettesse di massimizzare il numero di ore di funzionamento giornaliero sia in configurazione invernale che estiva.

Quindi per far sì che il sistema funzioni è necessario, in quanto non è presente in commercio un gruppo trigenerativo completo, accoppiare al cogeneratore una macchina frigorifera ad assorbimento la quale produrrà il freddo.

L’impianto di trigenerazione è stato dimensionato per produrre in condizioni nominali 140 kW elettrici e 207 kW termici che verranno utilizzati come di seguito riportato:

• 140 kW elettrici saranno destinati totalmente ad autoconsumo del centro e verranno consegnati in BT presso la cabina di trasformazione preesistente