Analisi di impianti di cogenerazione e trigenerazione per diversi stabilimenti industriali: studio di fattibilità tecnico-economica e confronto tra cogeneratori tradizionali e sistemi con celle a combustibile = CHP and CCHP system analysis in industrial plants: technical and economical feasibility study and comparison between traditional cogenerators and innovative fuel cell systems

Nella presente Tesi viene studiata la fattibilità tecnico-economica di impianti di piccola cogenerazione e trigenerazione asserviti ai fabbisogni energetici di quattro diversi stabilimenti aventi richieste di energia termica differenti tra loro. Sono stati presi in studio un totale di quattro diversi stabilimenti aventi richieste differenti sia in termini di vettori energetici che per modalità di utilizzo di tali vettori. Infatti in alcuni casi la richiesta di energia termica e/o frigorifera da parte dell’utenza è puramente adibita a soddisfare le richieste di riscaldamento e raffrescamento ambientale, mentre in altri casi il vettore caldo e il vettore freddo vengono utilizzati a scopi tecnologici, e pertanto la loro richiesta si può vedere essere pressoché costante durante tutto il corso dell’anno, senza grandi differenze tra periodo estivo, invernale e medio stagionale. Si prevedono due diverse tipologie di alimentazione per i suddetti impianti di cogenerazione/trigenerazione. Per prima cosa viene analizzata, in modo molto approfondito, la possibilità di alimentare gli impianti attraverso l’utilizzo di motori a combustione interna alimentato a metano; questa soluzione sarà trattata con molta più scrupolosità, e ad essa è dedicata gran parte della Tesi, poiché ad oggi questa è la soluzione tradizionale maggiormente utilizzata in applicazioni industriali grazie all’alta affidabilità ed al costo di investimento non eccessivo dei motori endotermici. Una volta analizzati i consumi attuali delle utenze viene determinata la taglia ottimale del motore e dell’eventuale assorbitore; quindi se ne identifica il posizionamento, individuando così anche i collegamenti idraulici e meccanici necessari. Viene poi stimato il saving economico che gli interventi, se realizzati, garantirebbero, senza tralasciare i costi operativi e di manutenzione, variabili a seconda delle taglie degli impianti, i ricavi per Certificati Bianchi e la Carbon Tax sulle quote di CO2 prodotte ed immesse in atmosfera. Una volta determinate tutte le spese ed i ricavi è stato valutato il pay-back time. Nella seconda parte dell’elaborato viene invece valutata la possibilità di impiegare delle celle a combustibile negli stessi impianti di cogenerazione/trigenerazione che prima erano alimentati con i motori tradizionali. Tra le diverse tipologie di celle a combustibile attualmente in commercio, si è scelto di utilizzare le celle a combustibile ad ossidi solidi (SOFC). Questo perchè esse operano a temperature molto elevate (tra i 600°C e i 900°C circa) e pertanto si prestano ad un utilizzo cogenerativo. Al fine di elaborare un accurato confronto tra le due tecnologie sia dal punto di vista tecnico-economico che ambientale, anche le celle a combustibile in assetto cogenerativo previste in alimentazione agli impianti cogenerativi e trigenerativi oggetto di studio sono state supposte essere alimentate con gas naturale.