Sistemi Energetici - SECogenerazione

COGENERAZIONE

Def: si definisce “cogenerativo” un sistema che produce simultaneamente POTENZA ELETTRICA e TERMICA entrambe intese come EFFETTI UTILI e con un processo in CASCATA.

OSSERVAZIONE 1: "EFFETTI UTILI"

Ci deve essere un utente disposto a pagare la fornitura della potenza termica; infatti anche le centrali elettriche convenzionali “generano” calore: quello di condensazione o le potenze termiche dei fumi che viene però disperso in ambiente senza essere utilizzato.

OSSERVAZIONE 2: "IN CASCATA"

I flussi termici del processo di conversione che contano e l’energia primaria in Pel e Qut devono essere in serie:

• TOPPING: la sorgente primaria alimenta prima il ciclo TDN
• BOTTOMING: la sorgente primaria alimenta prima l’UTENZA TERMICA.

COGENERAZIONE

Def: si definisce "cogenerativo" un sistema che produce simultaneamente potenza elettrica e termica entrambi intesi come effetti utili e con un processo in cascata.

Osservazione 1:

"EFFETTI UTILI" Ci deve essere un utente disposto a pagare la fornitura della potenza termica;infatti anche le centrali elettriche convenzionali "generano" calore: quello di condensazione o le potenze termiche dei fumi che viene però dissipato in ambiente senza essere utilizzato.

Osservazione 2:

"IN CASCATA" I flussi termici del processo di conversione che connotare l'energia primaria in Pel e Qut devono essere in serie:

• TOPPING: la sorgente primaria alimenta prima il ciclo TDN
• BOTTOMING: la sorgente primaria alimenta prima l'utenza termica

Esempio Sistema NON Cogenerativo

Esempio: Topping.

Ciclo vapore a contropressione

Il condensatore cede all'utenza e non all'ambiente

Ciclo Gas Cogenerativo

Uno scambiatore recupera calore e lo fornisce all'utenza

Esempio: Bottoming

Il forno immette di calore ad alta temperatura,

I fumi residui a 1000 da sono invi in un HT-HRSG

CONVENIENZA TERMODINAMICA

La cogenerazione consente di sfruttare l'efficienza di utilizzo dell'energia primaria (sia essa calore o combustibile).

Appunti di potenza elettrica Pel e termica Qut prodotti, un sistema cogenerativo consuma meno potenza primaria di un sistema convenzionale di produzione separata.

Perché? ANALISI II^o PRINCIPIO

• TOPPING
  • Soup Princ
  • TDN
  • UT Tern

Il ciclo TDN integrato tra sorgente primaria e utenze termiche recupera parte dell'energia reversibile che andrebbe persa per irreversibilità.

• BOTTOMING
  • Soup Princ
  • UT Tern
  • TDN
  • Amb

Il ciclo TDN a valle dell'utenza termica recupera il calore di scarto non uscito dall'utenza che sarebbe finito in ambiente.

INDICI DI PRESTAZIONE

Rendimento di I^o principio

η_I = ^{P_EL + Q_ut} / _FCC = ^P_EL / _FCC + ^Q_ut / _FCC = η^co_EL + η^co_TH

Svantaggio:

• attribuire lo stesso peso e valore ma alla potenza elettrica che quella termica: una caldaia con N_th = 0,95*η_Isembra meno efficiente di un icos combinato con N_el = 0,60

BISOGNA DARE MAGGIOR PESO ALLA POTENZA ELETTRICA

N.B.

ENTRAMBI attribuiscono un valore non adeguato alla potenza termica; NON RISPETTANO

• il suo valore economico
• l'effettiva efficienza di generazione della potenza termica

Rendimento di II^o principio

η_G = ^{P_EL + Q_ut · η_NEV} / _FCC dove η_NEV = 1 - ^T_o / _TUT

• T_UT = sorgente a temperatura costante
• T_medio = ^{T_IN - T_OUT} / _{ln(^TINUT / TOUT^UT})
• Q_ut η_NEV: è l'equivalente potenza meccanica che il calore dell'impianto potrebbe generare con un ciclo Rankine ideale

Svantaggio:

• attribuisce un peso troppo piccolo alla potenza termica rispetto al valore economicose T_UT = 100°; η_NEV = 0,2

€1MW_Qut = ¹ / ₅ €1MW_PEL

INDICE DI RISPARMIO ENERGETICO

Come: a parità di potenza elettrica P_el