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Gli Impianti Motori Termici. Master T.E.R.S.O. Daniele Cocco Dipartimento di Ingegneria Meccanica Università degli Studi di Cagliari cocco@dimeca.unica.it. Cagliari, Gennaio 2009. Gli Impianti Motori Termici. Ec. Ee. IMT. Combustibile. Energia utile. Ep. Perdite.
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Gli Impianti Motori Termici Master T.E.R.S.O. Daniele Cocco Dipartimento di Ingegneria Meccanica Università degli Studi di Cagliari cocco@dimeca.unica.it Cagliari, Gennaio 2009
Gli Impianti Motori Termici Ec Ee IMT Combustibile Energia utile Ep Perdite Un Impianto Motore Termico produce Energia Meccanica (Elettrica) mediante conversione termodinamica dell’energia chimica di un combustibile. Bilancio energetico globale: Ec=Ee+Ep Rendimento Globale: Ee/Ec
Gli Impianti Motori Termici Lu Ec Qin Ee Organi meccanici Ciclo Combustione Comb. Energia netta Lavoro Calore Qout Ld Qf Perdite Perdite Perdite
Gli Impianti Motori Termici Consumo Specifico di Combustibile (kg/kWh) Consumo Specifico di Calore (kcal/kWh) Costo di Produzione dell’energia (€/kWh)
Gli Impianti Motori Termici CPE U Impianti di punta Impianti di base Fattore di utilizzazione U e ore equivalenti Neq
Impianti a Vapore ~ Rendimento netto 25-45% Combustibile Energia elettrica Vapore turbina a vapore generatore di vapore Aria Acqua Vapore Acqua Acqua di mare Conden- satore Pompe
Miglioramento del rendimento • Riduzione della pressione al condensatore (fino a 0,04-0,06 bar); • Aumento della temperatura (fino a 600-620 °C) e della pressione massima del vapore (fino a 250-300 bar nei cicli UltraSuperCritici, USC); • Introduzione dei risurriscaldamenti ripetuti (normalmente uno, ma spesso anche due); • Introduzione della rigenerazione termica del ciclo attraverso gli spillamenti di vapore dalla turbina (almeno uno negli impianti più piccoli e fino a 10 negli impianti di maggiore potenza).
Turbine a Gas Rendimento netto 30-42% Combustibile Energia elettrica EE=30-42% CC ~ C T Fumi EF=55-65% aria
Turbine a Gas Turbina a gas GE-LM6000 (40 MW)aeroderivata dal propulsore CF6-80-C2
Turbine a Gas Turbina a gas GE-MS9001 (270 MW)
Turbine a Gas Turbina a gas GE-LMS100 (100 MW)
Turbine a Gas Turbina a gas ABB Gt24/26 con combustione sequenziale
Turbine a Gas Turbina RollsRoyceTrent (Airbus 380)
Microturbine a Gas Rendimento netto 28-32%
Impianti Combinati ~ ~ Rendimento netto 55-60% gas naturale fumi combustibile vapore surrisc fumi turbina a gas impianto a vapore GVR aria (comburente) energia elettrica (30-45%) energia elettrica (55-70%)
Impianti IGCC ~ Rendimento netto 40-45% carbone gas grezzo acqua raffreddam. e depurazione scorie gassificazione H2S, COS, NH3, particolato, … gas pulito vapore ossigeno N2, Ar, CO2, … sezione di potenza gas combusti ASU aria energia elettrica
Cogenerazione e Trigenerazione La produzione combinata di energia elettrica e termica (o frigorifera) consente di conseguire un risparmio di energia primaria rispetto alla generazione separata e pertanto viene incentivata
Il risparmio di energia 150-100 IRE= 150
Rendimento elettrico e termico Microturbine a gas cogenerative Motori a gas cogenerativi
Trigenerazione Frigorifero a compressione Frigorifero ad assorbimento
Trigenerazione Caratteristiche di gruppi ad assorbimento
I sistemi in fase di sviluppo H2 H2 PETROLIO REFORMING CO2 GAS NATURALE REFORMING CARBONE GASSIFICAZIONE BIOMASSE GASSIFICAZIONE EOLICA ELETTROCHIMICA SOLARE TERMOCHIMICA CO2 NUCLEARE TERMOCHIMICA