Esercitazione 6 2018

Università degli Studi di Cagliari

Corsi di Studio in Ingegneria Chimica ed Elettrica

C M S E

ORSO DI ACCHINE E ISTEMI NERGETICI

A.A. 2018/2019 --- Esercitazione N. 6

Problema N. 1

La tabella seguente riporta i principali dati relativi alla produzione di energia elettrica da impianti

termoelettrici alimentati con gas naturale in Italia:

Potenza Energia Elettrica Consumo di combustibile

nominale Produzione lorda Produzione netta Unità metriche Energia

6 3 3

44668 MW 140349 GWh 137033 GWh 25785·10 m 21430·10 tep

Valutare il rendimento globale netto, il consumo specifico netto di combustibile, gli autoconsumi per

ausiliari (rispetto la produzione lorda), il fattore di utilizzazione, il numero di ore annue equivalenti e il

potere calorifico medio del combustibile utilizzato.

Rendimento globale Consumo specifico di Consumo Fattore di Ore Potere

netto combustibile ausiliari utilizzazione equivalenti calorifico

3 3

________ [%] ________ [m /kWh] _______ [%] _______ [%] _______ [h/a] ______ [MJ/m ]

Problema N. 2

Le opzioni in fase di valutazione per un nuovo impianto termoelettrico con potenza netta pari a 450 MW

sono rappresentate da un impianto a vapore alimentato con carbone (IV), una turbina a gas (TG) ed un

impianto a ciclo combinato (CC), questi ultimi due alimentati con gas naturale (densità in condizioni

3

normali 0,75 kg/m ). Sono disponibili le seguenti informazioni:

Rendimento Costo specifico Combustibile

globale dell’impianto Tipo PCI Costo

IV 42% 1400 €/kW Carbone 25 MJ/kg 100 €/t

3 3

TG 37% 350 €/kW Gas naturale 35 MJ/m 0,28 €/m

3 3

CC 57% 750 €/kW Gas naturale 35 MJ/m 0,28 €/m

I costi fissi annui (ovvero tutti i costi legati all’ammortamento, al personale e alla manutenzione

programmata) sono complessivamente stati stimati pari al 12% del costo iniziale dell’impianto, mentre i

costi unitari vari di gestione e manutenzione (ovvero tutti i costi variabili con la sola esclusione dei costi

relativi al combustibile) sono pari a 0,002 €/kWh per gli impianti TG e CC e 0,003 €/kWh per l’impianto IV.

Valutare il costo di produzione dell'energia elettrica nel caso in cui l'impianto sia destinato ad un

funzionamento di base (7500 ore/anno). Ripetere il calcolo nel caso in cui l’impianto in oggetto sia

destinato alla copertura del carico di punta della rete elettrica (1000 ore/anno).

Costo di produzione dell’energia – 7500 ore/anno Costo di produzione dell’energia - 1000 ore/anno

IV TG CC IV TG CC

____ [€/MWh] ____ [€/MWh] ____ [€/MWh] ____ [€/MWh] ____ [€/MWh] ____ [€/MWh]

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ORSO DI ACCHINE E ISTEMI NERGETICI

A.A. 2018/2019 --- Problemi facoltativi Esercitazione N. 6

Problema N. 1

Un impianto a vapore consuma 3,1 t/h di carbone con potere calorifico PCI=27 MJ/kg. Valutare il rendimento

globale dell’impianto considerando che il generatore elettrico produce una potenza netta di 5800 kW. Calcolare

inoltre la produzione annua di energia e il coefficiente di utilizzazione nel caso in cui l’impianto operi per 6500

ore/anno a potenza nominale.

Rendimento Produzione di energia Coeff. di utilizzazione

______ [%] ______ [GWh/anno] ______ [-]

Problema N. 2

Un motore alternativo a combustione interna consuma 21 kg/h di combustibile (PCI=42,6 MJ/kg) e presenta un

rendimento del 20%. Valutare la potenza prodotta e il suo consumo specifico.

Potenza Consumo specifico

______ [kW] ______ [kg/kWh]

Problema N. 3

Un impianto motore eroga una potenza di 550 MW operando con un rendimento del 36%. Valutare il

consumo orario di carbone (PCI=26 MJ/kg) e la potenza termica globalmente introdotta con il

combustibile, nonché quella globalmente persa nell’ambiente.

Consumo carbone Potenza combustibile Potenza persa

______ [t/h] ______ [MW] ______ [MW]

Problema N. 4

Valutare il costo di produzione dell’energia elettrica di un impianto a vapore caratterizzato da un

consumo specifico di 0,25 kg/kWh, alimentato con una portata pari a 70 t/h di olio combustibile (PCI=41

MJ/kg) che opera con un coefficiente di utilizzazione del 75%. Il costo specifico dell’impianto è pari a

1200 €/kWe, il costo dell’olio combustibile è pari a 0,30 €/kg, i costi fissi annui sono complessivamente

pari al 15% del costo iniziale dell’impianto, mentre i costi variabili di gestione (escluso il costo del

combustibile) sono pari a 0,0025 €/kWh. Calcolare inoltre la produzione annua di energia elettrica, il

costo totale annuo dell’impianto e quello iniziale di investimento.

Costo produzione Produzione energia Costo totale annuo Investimento

______ [€/kWh] ______ [GWh/a] ______ [M€/a] ______ [M€]

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