Energetica Elettrica

3 docenti → Beni, responsabile

mercoledì - mattina: esercitazioni

venerdì - mattina: alcune volte dalle 11-13 lezioni

esercitazioni durante l'anno e poterle illustrare dopo lo scritto.

NO MERCOLEDÌ POMERIGGIO

Bilancio → voluto ingressi, uscite e perdite

TRASFORMATORE → posso ridurre la perdita?

difficile, non mi conviene l'investimento.

LINEE DI TRASPORTO → η = 0,97

MOTORI → η = 0,8 ÷ 0,9

Il gas viene bruciato in un punto e si utilizza un mezzo termovettore (serpentina)

per il riscaldamento. (η più basso del trasformatore,

investito qui)

Cogenerazione: produzione contemporanea di en.

meccanica e calore.

RISCALDAMENTO/RAFFREDDAMENTO

es. scambiatore

20^oC

80^oC

t2 = 40^oC

t1 = 90^oC

Se avessi utilizzato una caldaia avrei dovuto fornire ancora più potenza (tenendo conto del rendimento della caldaia)

gas naturale con 40 MJ/Kg pcs

Potere calorifico inferiore: tiene conto dell’energia necessaria per vaporizzare l’acqua

densità 0,75 GAS NATURALE

densità ARIA 1,29

CALORE SPECIFICO ARIA: 1 kJ/kg K

I gas di scarico escono a 250^oC in quanta energia butto? (62 x 0,75 + 62 x 1,29) ● 2 ● 250 > 40kW

e l'energia contenuta in una massa (o volume)

MS ° MJ

tonnellata equivalente di petrolio: energia primaria

TEP oppure TOE

1 TEP = potere calorifico di 1000 kg di petrolio

escluso nel contributo del

potere calorifico inferiore

PCS → calore che si sprigiona quando i

prodotti della combustione vengono

riportati alla temperatura iniziale

PCI → PCS ➔ calore per vaporizzare acqua

1 TEP = 1000 kg o.c. = ≈ 41,86 GJ

PCI o.c. = 41800 kJ_kg

PCI_benzina = 43,500_kJkg

PCI_petrolio = 42837_kJkg

PCI_gas = 34 325 _kJm³

Ho anche le ...omissis... sulla linea ...omissis...Perdita di distribuzione: 6,4% di 328 TWhEnergia consumi finali: 307 TWh/anno

Costi: ...

• metano: 0,047 €/kWh
• carbone: 0,055 €/kWh
• fotovoltaico: 0,04 €/kWh

Solare: collettori H2O incline?

Fotovoltaico

300-750 W/m² è quanto arriva alla terra

All’esterno dell’atmosfera 1367 W/m² (costante solare)

100 litri è l’accumulo

Necessario per rendere sincrona la produzione col consumo

Proposto 600₁: 80 kWh/m²=

...omissis...

AC_S...omissis...

ΔT=25 K ...omissis...

T=70-45°C

Q= mcΔT con ...omissis...

Q...omissis...= 66 L per giorno/persona

...omissis...

Esempio: pompa regolata con valvola in cui cambio la regolazione con inverter

I=5.000 €

Risparmiamo _Qre 20,5 MWh/anno → R= 2.050 €

Costo Cpe 0,1 €/kWh

PAYBACK = ^5.000/_2.050 = 2,5 anni

ROI: 40 %

PW= R_∞- P/AF= ^{5.000 = 2.050.10,3}₅₀₀₀ -

= 15.000 €

PW = 3 → 3€ ogni euro preso

IRR = più del 20%

Esempio:

Metto led r = 5%

I=100.000 € R=13.580 €

PAYBACK = ^100.000/_13.580 = 7,35 anni

ROI: 24%

PW = 7,71.13.580 - 100.000 = 4.800 €

PW = ⁴⁸⁰⁰/₁₀₀₀₀₀ = 90€€ /€

IRR = 6%

In generale R= ( ^energia/_specifico^primo - ^energia/_specifico^tipo ) ^tempo/_lavo (per un periodo)

Quando da C_i = 4,18 kJ/kg e ho 1 kg di H₂O liquida

• Per andare da 0° a 100° servono 418,6 kJ/kg [=] h_f
• Per vaporizzare devo fornire il calore latente di vaporizzazione (partire da 100% stato vapore)

Δh = h_l + h_v = 419,6 + 2 252 = 2 670,6 kJ/kg

Il vapore ha un contenuto energetico maggiore dell’acqua: a parità di energia da trasportare ho meno massa se uso il vapore.

• Se riscaldo ho un salto sotto h_s

Δh = h_l + h_v + h_s = 2770 kJ/kg

• Condensazione:

Contrario della vaporizzazione e successivamente è l’effetto utile delle caldaie.

FIRE BOILER

Caldaie a tubi di fumo o tubi d’acqua

• grosse masse d’acqua subito pronto a bollire
• piccole masse d’acqua non ha una risposta rapida in caso d’esigenze

(CALDAIE MARINE)

limiti nelle pressioni

Trigenerazione (cogeo)

aggiungo l'effetto frigorifero

liquido frigorifero raffreddo ambiente evapora

con assorbimento: sciolgo fluido frigorifero in H₂O, faccio bollire la miscela esponendo con la miscela e immetendo i vapori del fluido frigorifero nel condensatore

COP = ^Q_in/_Pc

con Q_in = calore sottratto all'ambiente freddo

COP_assorbimento = ^Q_in/_{Pc + Qribassare}

Sostituisco i compressori con degli assorbitori

se Q_condensatore = 975 no |0,75| = 750 uW

CONTROPRESSIONE

compressore 4 no 750 : 4 = 188 uW

10 ton kg/h per la potenza elettrica con solo 4 Pa

Turbina a gas

per riscaldo l'acqua e abbasso il lavoro che deve compiere volger il compressore

Compressore usa il 60% della potenza meccanica

Pompe e ventilatori

Regolazione del flusso

• valvola di strozzamento
• inclinazione delle pale

La capacità

• Q₂ = Q₁ ^m₂/_m1 [m³/s]

La prevalenza

• H₂ = H₁ ^(m₂/_m1)²

La potenza

• P₂ = P₁ ^(m₂/_m1)³

QH

P = QH = (ρ . g . Q . H) . 1/η

• Regolazione della portata con sole perdite sterili: agisci sul circuito di carico in modo da forzare che si veda un carico chiereso (aggiungendo valvole o altri ostacoli)
• Effetto dissipativo dinamico valvole e farfalle che mandano il fluido dalle memorie all'espansione

1. Compressione

P_c = m (h₂ - h₁) oppure m (h₂ - h₁')

2. Condensazione

Q_est = m (h₃ - h₂) oppure m (h₃ - h₂')

acqua → scambiere calore con l'aria il raffreddamento aria

3. Ciclo ideale di Carnot

1-5 sono trasformazioni isentropico e isoterma

COP = _Tc/^{T_H − T_c}

no suppongo scombrella: d_c superficie infinita = T₃ = T₄ = T₂ T₄ = T_C − T₃

Le temperature espresse in gradi Kelvin

4. Fluido frigorifero

Entalpia di evaporazione elevata e minima portata Calore specifico basso e nelle veloci di laminazione ma serve poca energia per raffreddare il liquido

(poco vapore)

Temperatura critica > T_H ≅ temperatura di congelamento < T_C Basso volume specifico per ridurre le dimensioni del compressore