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Giornata di Studio sui Sistemi EnergeticiEfficienza energetica nei processi industriali e nel settore terziario
Lorenzo Ferrari, Marco Antonelli
DESTEC Dipartimento di Ingegneria dell’Energia, dei Sistemi,
del Territorio e delle Costruzioni
Ferrara, 07 febbraio 2017 – Castello Estense
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Esperienze di risparmio e recupero energetico nel settore industriale
Giornata di Studio sui Sistemi Energetici
Gruppo di ricercaCoordinatore: Prof. Umberto Desideri
• Professori Associati
o Marco Antonelli
o Stefano Frigo
• Ricercatori
o Stefania Zanforlin
o Lorenzo Ferrari
o Andrea Baccioli
• Assegnisti e Post-Docs
o Emiliano Casati
o Marco Francesconi
o Gianluca Pasini
o Aldo Bischi
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• Dottorandi
• Gianluca Caposciutti
• Anna Kaja Lewandowska
• Guido Francesco Frate
• Eleonora Bargiacchi
• Paolo Cherubini
• HanFei Zhang
• Valeria Gambino
• Visiting
o Simin Anvari (Iran)
o Fahid Riaz (Singapore)
• Tesisti (Triennali e Magistrali)
o Circa 25 studenti per anno
o Ing. Energetica, Meccanica e dei Veicoli
Campi di interesse – Sistemi Energetici
• Ottimizzazione di impianti e nuove architetture• Organic Rankine Cycles• Dissalazione• Liquefazione dell’aria e del gas naturale
• Accumuli energetici• Power to gas e Power to Heat• LAES• Idrogeno
• Risparmio e recupero energetico• Previsione del consumo e gestione di impianto• Nuove architetture o layout
• Energie rinnovabili• Biomasse • Impianti geotermici• Micro-grid• Solare
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Competenze e facility sperimentali
• Modellazione e simulazione di sistemi energeticio AMESim, Aspen Plus, Aspen Hysys, Ebsilon,
GT Power, Matlab, Modelica
• Analisi sperimentali• Labview, Arduino
• Facility sperimentali• Caldaia a biomassa
• Impianto di gassificazione
• Banco prova pannelli solari
• Prototipo di Smart Grid
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Progetto CERERE
• CritERi di gestione Evoluti per il Risparmio Energetico
• Descrizione dell’attività:
• Collaborazione con una ESCO che fornisce servizi di management automatizzato degli impianti di illuminazione e condizionamento in edifici commerciali (supermarket)
• Monitoraggio di 7 punti vendita dislocati in centro Italia
• Obiettivi dell’attività:
o Sviluppo di un modello semplice e affidabile per la stima dei risparmi conseguiti (consumi attesi)
o Sviluppo di una procedura avanzata di audit energetico
o Estensione del management automatico agli impianti di refrigerazione
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Risultati preliminari
• Individuazione delle caratteristiche impiantistiche che maggiormente differenziano i punti vendita fra loro e divisione dei supermercati in gruppi omogenei
• Modelli per il calcolo del consumo di riferimento in funzione delle condizioni climatiche
• Calcolo del risparmio ottenuto (PBP 1)
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Progetto SIGS
• Sistema integrato geotermico solare di riscaldamento e raffrescamento in logica smart grid
• Caso studio:
• Edificio dotato di GHP (acqua di falda e sonde geotermiche), TES, PV, e domotica
• Obbiettivi
• Determinazione delle taglie ottimali della pompa e dimensione TES
• Gestione combinata delle due tipologie di GHP
• Metodologia di indagine:
• Rilievo dati di consumo e stima oraria consumi
• Modello preliminare basato su curva delle durate
• Modello dinamico del sistema: AMESim
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Volume Sistema TES [m3] 5 20 40 60 80 100 150
Potenza Elettrica PDC [kW] 40 60 80 100 120
Ore di Funzionamento PDC 12 15 18 24
Risultati preliminari
• Valutazione energetica (da abbinare ad una economica)
• Dimensioni ottimali dell’accumulo e della pompa sulla base di:
o Risparmio di energia primaria
o Energia erogata e ore di funzionamento pompa geotermica ed ausiliari
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Progetto Bio2Energy
• Scopo
o Produzione di Bioidrogeno e Biometanoda co-digestione anaerobica di FORSU
• Caso studio
o Depuratore di Viareggio
• Obbiettivi
o Ottimizzazioni delle prestazioni energetiche dell’impianto (migliore utilizzazione del calore rilasciato dalla mTAG)
• Metodologia di indagine:
o Rilievo dati di produzione gas e consumo
o Modellazione termica dell’impianto (inclusi digestori e linea fanghi)
o Modellazione dei componenti in condizione di design e off-design
o Analisi termodinamica ed economica
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Progetto Bio2Energy
• Definizione e confronto di differenti scenari di impianto (AMESim)
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ecup
ero
term
ico
[%]
Mese
Desalinizzazione termica e sistemi poligenerativi
• Scopo
• Fattibilità dell’accoppiamento di cicli ORC con sistemi di desalinizzazione termica di piccolo taglia (MED, MSF) in contesti WHR
• Collaborazione con TUM
• Obbiettivi
• Riduzione dei costi dell’acqua dissalata, determinazione della configurazione ottimale
• Metodologia di indagine: modelli numericiin Aspen HYSYS:
• Analisi termodinamica
• Analisi economica
• Ottimizzazione
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Desalinizzazione termica e sistemi poligenerativi
• Benefici termodinamici
o Incremento dell’efficienza complessiva del sistema
o Miglior sfruttamento della sorgente termica
• Benefici economici
o Incremento dei profitti
o Riduzione del prezzo di vendita dell’acqua
• Massimizzazione del profitto con una configurazione seriale rispetto alla sorgente di calore
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PI
Microsistemi per LNG
• Scopo
• Analisi di fattibilità del recupero termico da microimpianti per liquefazione del metano/biometano
• Obbiettivi
• Riduzione dei consumi sfruttando il calore degli intercooler per alimentare un modulo ORC;
• Metodologia di indagine: modelli numerici in Aspen HYSYS
• Analisi termodinamica
• Analisi economica
• Ottimizzazione
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Microsistemi per LNG
• Risultati:
• Consumi elettrici ridotti dell’8%;
• Risparmio annuale stimato in circa 15000€ nello scenario italiano;
• Analisi di fattibilità per diversi prezzi del gas naturale e dell’energia elettrica.
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Risparmio €
Riduzione dei consumi delle torri di raffreddamento
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• Partner o Enel Green Power
• Obiettivio Ridurre i consumi delle torri di raffreddamento
o Ridurre costi di O&M (numero e tipi di ricambi)
• Metodologiao Analisi CFD per la stima delle prestazioni
Attuale:• P=136 kW• Prevalenza=127 Pa
Nuovo:• P=112 kW• Prevalenza=127 Pa
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Esperienze di risparmio e recupero energetico nel settore industriale
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