Analisi di sensibilità (CFD) di un modello termofluidodinamico di un motore Stirling-alfa alimentato da gas di scarico da sistemi di micro-generazione = Sensitivity analysis (CFD) of a thermal-fluid-dynamic model of an alpha-Stirling engine powered by exhaust gases from a micro-generation system

Il presente progetto di tesi si pone l'obiettivo di valutare la potenza elettrica generata da un motore Stirling in configurazione alfa alimentato dal concentratore solare parabolico a disco installato sul tetto dell'Energy Center Lab del Politecnico di Torino. Il sistema analizzato rappresenta un metodo di generazione di energia a partire da fonti rinnovabili, che assumono rilevanza vista la necessità di produrre energia da fonti alternative a quella fossile. Il disco solare consente di concentrare i raggi solari in un punto detto "focale", in cui viene posizionato il motore Stirling. Il motore Stirling è un motore a combustione esterna che lavora grazie alla differenza di temperatura tra il "lato caldo" e il "lato freddo". All'interno del motore scorre aria che si deve scaldare all'interno dello scambiatore di calore caldo posizionato lungo il piano focale. Il fluido subisce successivamente un raffreddamento che lo riporta alla temperatura di inizio ciclo. Le simulazioni fluidodinamiche sono state effettuate tramite COMSOL Multiphysics con l'obiettivo di valutare, in funzione dell'irraggiamento medio solare misurato sul concentratore, la temperatura che il gas raggiunge all'interno dello scambiatore. Sono state effettuate varie simulazioni per scegliere la configurazione migliore tra quella mono-cilindrica e quella bi-cilindrica ed è stata effettuata una ulteriore analisi sui materiali di rivestimento dello scambiatore solido. Una volta ricavato il valore desiderato è stato simulato un ciclo Stirling reale tramite MATLAB con il modello isotermo per ottenere l'output desiderato, ovvero l'energia termica prodotta per ogni ciclo. Da questo dato si ricava l'energia elettrica che il sistema consente di raggiungere.