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2018/19

Impianti di cogenerazione

La generazione di energia sta cambiando rapidamente. Le centrali elettriche convenzionali cedono il passo alle fonti rinnovabili e a più efficienti conversioni energetiche con la produzione combinata di energia elettrica e calore. Le fonti rinnovabili termiche (quali le biomasse) hanno necessità della cogenerazione per raggiungere un maggior utilizzo del loro potenziale. Il corso mira a fornire i concetti principali per la progettazione e l’esercizio di queste nuove soluzioni. Le applicazioni nell'industria e sistemi energetici locali (quali il teleriscaldamento) sono studiati con esempi ed esercizi.

Impianti di cogenerazione

The energy generation is changing quickly. Conventional power plants give the way to more efficient energy conversions by combined heat and power (CHP) generation. Thermal renewables sources (such as biomass) need CHP to achieve higher utilization of their potential. This course aim to give the main concepts for design and operation of these new solutions. Applications in industry and local energy systems (such as district heating) are analysed with examples and exercises.

Impianti di cogenerazione

Competenze di base sulle tecnologie e le applicazioni principali per: - impianti di cogenerazione convenzionali a vapore e turbogas - microturbine a gas - impianti di cogenerazione a ciclo combinato - impianti di cogenerazione a biomassa e impianti di termovalorizzazione di rifiuti Concetti principali e criteri per: - progettazione, simulazione ed esercizio di impianti di cogenerazione e sistemi di teleriscaldamento - integrazione delle fonti rinnovabili termiche nei sistemi energetici industriali e locali

Impianti di cogenerazione

Basis knowledge of technologies and main applications for: - conventional water-steam and gas turbine CHP plants - microturbines - combined cycle CHP plants - biomass-to-energy and waste-to-energy CHP plants Main concepts and criteria for: - design, simulation and operation of CHP plants and district heating systems - integration of thermal renewables sources in industrial and local energy systems

Impianti di cogenerazione

Conoscenze di base di Fondamenti di macchine, Energetica e fonti rinnovabili

Impianti di cogenerazione

Basis knowledge of Machinery fundamentals, Applied energy and renewable sources

Impianti di cogenerazione

Introduzione sulla cogenerazione [6 h] Bilancio energetico di un impianto termoelettrico in assetto tutto elettrico e cogenerativo. Definizione di cogenerazione. Rendimenti e indici energetici. Analisi dei costi di generazione elettrica e termica. Impianti cogenerativi a vapore [12 h] Concetti generali sul ciclo a vapor d’acqua (Rankine-Hirn). Configurazioni di impianto: cicli a contropressione e spillamento. Principali applicazioni industriali. Impianti di termovalorizzazione di rifiuti urbani. Ciclo a vapore di fluidi organici (ORC). Concetti generali, tipologie di fluidi di lavoro impiegati. Configurazioni di impianto: problemi di accoppiamento con le sorgenti termiche; ciclo con rigenerazione. Principali applicazioni industriali. Impianti di utilizzazione energetica di biomasse legnose. Impianti cogenerativi turbogas [12 h] Concetti generali sul ciclo a gas (Brayton-Joule). Configurazioni di impianto: accoppiamento con generatore di vapore a recupero, postcombustione, ciclo ad iniezione di vapore. Principali applicazioni industriali. Microturbine a gas. Configurazioni di impianto: ciclo con rigenerazione e a numero di giri variabile. Principali applicazioni civili. Impianti cogenerativi a ciclo combinato [12 h] Accoppiamento ciclo a gas con ciclo a vapore. Definizione di rendimento in ciclo combinato. Configurazioni di impianto: generatori di vapore a recupero, assetti cogenerativi. Principali applicazioni industriali e per teleriscaldamento. Ciclo combinato motore a combustione interna e ORC. Analisi di impianti cogenerativi (cenni) [6 h] Concetti generali e principali criteri per il dimensionamento e l’esercizio di impianti di cogenerazione e sistemi di teleriscaldamento. Specificità degli impianti a fonti rinnovabili. Esempio di sistema di teleriscaldamento alimentato a biomassa legnosa. Simulazione di impianti cogenerativi: esempi di codici di simulazione commerciale.

Impianti di cogenerazione

Introduction to combined heat and power (CHP) generation [6 h] Energy balance of a thermal power plant in full electric or CHP operation. CHP definition. Energy efficiencies and indexes. Analysis of heat and power generation costs. Steam CHP plants [12 h] Fundamentals of water-steam cycle (Rankine-Hirn). System configurations: back-pressure and extraction steam cycle. Main industrial applications. Municipal Solid Waste to energy plants. Organic Rankine Cycle (ORC). Fundamentals, type of working fluids employed. System configurations: coupling problems with heat sources; regenerative cycle. Main industrial applications. Wood Biomass to energy plants. Gas turbine CHP plants [12 h] Fundamentals of gas cycle (Brayton-Joule). System configurations: coupling with heat recovery steam generator, duct burning, steam-injection cycle. Main industrial applications. Microturbines. System configurations: regenerative cycle and variable speed. Main applications in residential and commercial sectors. Combined cycle CHP plants [12 h] Coupling gas cycle with steam cycle. Definition of energy efficiency in combined cycle. System configurations: heat recovery steam generators, CHP operation. Main industrial applications and district heating. Internal combustion engine and ORC combined cycle. Analysis of CHP plants (outline) [6 h] Fundamentals and main criteria about design and operating of CHP plants and district heating systems. Peculiarities of renewable energy plants. Example of district heating system fuelled by wood biomass. Models for simulation of CHP plants: examples of commercial simulation codes.

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Esercitazioni in aula [12 h] 4 moduli di esercitazione, con lo svolgimento in aula di esercizi numerici basati su aspetti pratici in applicazione dei concetti appresi a lezione. Visite 1 visita presso un impianto di cogenerazione in esercizio.

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Exercises [12 h] 4 modules of exercise, with the elaboration in the classroom of numerical exercises based on practical issues in the application of the concepts learnt during lectures. Visits 1 visit at a CHP plant in operation.

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Appunti del corso Lozza, G., “Turbine a gas e cicli combinati”, Esculapio, 2006 Macchi E., Campanari S., Silva P., La microcogenerazione a gas naturale, Polipress, 2005

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Lecture notes Lozza, G., “Turbine a gas e cicli combinati”, Esculapio, 2006 Macchi E., Campanari S., Silva P., La microcogenerazione a gas naturale, Polipress, 2005

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Modalità di esame: prova orale obbligatoria;

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L'esame consiste in una prova orale.

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Exam: compulsory oral exam;

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The exam consists of an oral test.



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