Motori a combustione interna abbinati a pome di calore. Schemi di integrazione e analisi dell’efficienza energetica = Internal combustion engines combined with heat pumps. Schemes integration and energy efficiency analysis

Secondo le più recenti previsioni nei prossimi anni saranno sempre più evidenti gli effetti dovuti al cambiamento climatico provocato dall’uomo. È necessario quindi intervenire prontamente limitandone le cause, come i consumi di energia da fonte fossile, e riducendo la concentrazione di sostanze inquinanti nell’atmosfera, in particolar modo dell’anidride carbonica principale fautore del riscaldamento globale. Uno dei principali contributori all’emissione di gas climalteranti risulta essere il settore della climatizzazione degli edifici a causa dell’elevata richiesta di energia termica dovuta ad una crescente urbanizzazione. Per fronteggiare questa emergenza le politiche di intervento identificate dall’Unione Europea prevedono due possibili strade: il miglioramento dell’efficienza dei sistemi energetici e il passaggio dall’utilizzo delle fonti fossili a quelle rinnovabili. Le fonti rinnovabili costituiscono una soluzione strutturale nel medio-lungo periodo mentre l’efficientamento energetico produce risultati più immediati. La fornitura di calore per il riscaldamento e raffrescamento degli ambienti può essere realizzato in diverse forme, tra cui il teleriscaldamento. Nonostante questa tecnologia sia già di per sé una delle possibili soluzioni per arginare il problema del cambiamento climatico tramite l’efficientamento energetico, è possibile aumentarne gli effetti positivi. Il presente lavoro punta quindi ad esaminare alcune opzioni di efficientamento di centrali di generazione a servizio di reti di teleriscaldamento. Lo studio si focalizza sul recupero del calore contenuto nei fumi di scarico prodotti da motori endotermici cogenerativi, ad oggi non oggetto di recupero, attraverso l’impiego di pompe di calore, analizzando differenti modalità di recupero e configurazioni impiantistiche. A partire dai dati tecnici, è stato messo a punto un modello di calcolo in grado di simulare il funzionamento dato dall’abbinamento tra un motore a combustione interna e una pompa di calore. Sono state, quindi, individuate tre possibili configurazioni impiantistiche: una in assenza di pompa di calore, una in cui la pompa di calore è inserita in serie al motore e infine una in cui la pompa di calore opera in parallelo al motore. Nello specifico per la seconda soluzione la pompa di calore è impiegata per preriscaldare l’acqua in ingresso al motore, mentre per l’ultimo caso è utilizzata per produrre acqua ad alta temperatura da reinserire poi nel motore prima dell’ultimo scambiatore di calore. Il modello così definito è stato impiegato per studiare diverse condizioni di funzionamento al fine di ottenere dei parametri per poter confrontare dal punto di vista energetico, economico ed ambientale le diverse opzioni di efficientamento. In particolare, si è verificato quale delle diverse configurazioni potesse acquisire il titolo di teleriscaldamento efficiente e quale garantisse un maggiore risparmio di anidride carbonica emessa in ambiente. Infine, si è identificato quale opzione presentasse un maggiore vantaggio economico paragonando i prezzi di mercato passati e con quelli attuali visto anche le recenti modifiche al mercato mondiale dovute a problematiche geopolitiche. Infine, si è identificato quale opzione presentasse un maggiore vantaggio economico paragonando i prezzi di mercato passati e con quelli attuali visto anche le recenti modifiche al mercato mondiale dovute a problematiche geopolitiche.