Analisi di un modello di simulazione di una centrale di cogenerazione

This thesis describes the stage in Astea S.p.A in Recanati. In a first phase it has been analized the operation of the power plant of Osimo. Then it has been made a bibliographic research on the increasing of efficiency of the combined heat and power plant and on the support instruments avaible, useful to optymize these plants. After this learning phase, it has been made the analisys of a program made on a spreadsheet in excel employed for the simulation, both of the exsisting plant both of the plant in the case of adding an upstream and a downstream heat pump and an engine in parallel of the exsisting one. After a phase in which it has been structured the logic scheme of reciprocal working of the plant components, where the ensemble of the equations that describes the behaviour of the power plant, useful for exsecuting the simulation, it has made the translation of these logics to informatic language. After that it has been developed a simulation program, using the programming language Python, necessary to analyze the plant and useful to find a solution to adopt to solve the critical issues inside the plant. This program allows to simulate in a flexible manner the plant, providing the possibility to insert the plant size and manage the accension and the monthly working of certain devices. This software will be a useful instrument to make the feasibility study and to design the devices of a power plant. The case study, described in the specific chapter in detail, consists on the studied power plant, in which there are a combined heat and power engine with a size of 1300 kWt and a heat pump made of two compressors that supply a thermal power according to their accension; each one allows to supply 70 kWt. Downstream of the plant there are some integration boilers. This configuration allows to obtain a specific energetic saving coefficient and a certain number of white certificates, that can be increased, by means of the appropriate operations. After it has been made the analisys of the various scenarios, by means of the developed software it has been determined the type and the size of the devices to employ so that can be increased the plant efficiecy in many ways, as energetic and economic. In the last chapter it has been described the obtained results and what can be implemented on the program so that can be improved and made more versatile.

L'operato di questa tesi descrive il tirocinio svolto presso Astea S.p.A nella sede di Recanati. In una prima fase del lavoro è stato analizzato il funzionamento della centrale di cogenerazione, situata ad Osimo, e dei relativi impianti. In seguito è stata effettuata una ricerca bibliografica sull'efficientamento delle centrali di cogenerazione e sugli strumenti di supporto attualmente disponibili utili per ottimizzare tali centrali. Conclusa la prima fase di apprendimento e di studio dei progetti futuri è stata effettuata l'analisi di un programma realizzato su un foglio di calcolo excel impiegato per la simulazione, sia della centrale attualmente esistente che della centrale nel caso in cui vengano aggiunti una pompa di calore a monte dell'impianto e una a valle e un motore cogenerativo in parallelo a quello già esistente. Dopo una fase in cui è stato strutturato lo schema logico di funzionamento reciproco dei componenti dell'impianto, ovvero in cui è stato impostato l'insieme di equazioni di legame che descrivono il comportamento della centrale e con cui si esegue la simulazione, è stata effettuata la traduzione di tali logiche in linguaggio informatico. Dopodiché è stato sviluppato un programma di simulazione, utilizzando un linguaggio di programmazione Python, necessario per analizzare la centrale e poter eventualmente trovare una soluzione da adottare al fine di risolvere le criticità presenti nell'impianto. Tale programma permette di simulare in maniera flessibile la centrale fornendo la possibilità di inserire la taglia degli impianti e gestire l'accensione e il funzionamento mensile di determinate macchine. Tale software potrà inoltre essere uno strumento utile per effettuare studi di fattibilità e progettare gli impianti della centrale. Il caso studio, descritto nell'apposito capitolo nel dettaglio, consiste nell'impianto della centrale in esame, in cui sono presenti un motore cogenerativo di taglia di 1300 kWt e una pompa di calore composta da due compressori che forniscono potenza termica in base alla loro accensione; ognuno permette di erogare 70 kWt. A valle dell'impianto sono presenti delle caldaie di integrazione. Tale configurazione permette di ottenere un determinato coefficiente di risparmio energetico e un certo numero di certificati bianchi che, con i dovuti interventi, potranno essere incrementati. Dopo aver effettuato l'analisi di vari scenari, tramite il software sviluppato è stata determinata la tipologia e la taglia degli impianti da impiegare al fine di efficientare la centrale sotto vari punti di vista come, ad esempio, quello energetico ed economico. Nell'ultimo capitolo sono stati infine descritti i risultati ottenuti e ciò che potrà essere implementato nel programma al fine di migliorarlo e renderlo ulteriormente versatile.