Recupero energetico da turbo espansione del gas naturale

La Tesi in oggetto intende illustrare il progetto definitivo per la realizzazione del nuovo impianto di Turboespansione Cogenerativa, oppure tramite pompa di calore elettrica, presso la stazione di Prelievo Riduzione e Misura (IPRM) del gas esistente nel comune di San Carlo Canavese (TO). La committente Italgas Reti prevede di aumentare l’efficienza complessiva dei siti IPRM, dove il gas è riscaldato e poi fatto espandere in valvola per la distribuzione agli utenti. Attualmente la stazione di riduzione esistente prevede il preriscaldo del gas prima della espansione in valvola attraverso l’utilizzo di acqua calda prodotta dalla centrale termica con caldaie tradizionali. L’azienda di progettazione ingegneristica che ha svolto la relazione di fattibilità preliminare prende il nome di Saipem S.P.A. Il seguente lavoro di tesi mira all’approfondimento del medesimo lavoro, ma dal punto di visto della progettazione definitiva e del confronto energetico ed economico delle due diverse tecnologie impiantistiche di selezione per il preriscaldamento prima della turboespansione. I layout impiantistici analizzati sono due: il primo prevede l’accoppiamento di un cogeneratore di tipo motore a combustione interna al turboespansore, mentre la seconda vede l’accoppiamento di una pompa di calore elettrica condensata ad aria con il turboespansione. Il risparmio energetico negli usi finali di energia conseguito attraverso questi tipi di interventi, volti all’ incremento dell’efficienza energetica, dà inoltre diritto all’acquisizione di certificati bianchi, anche noti come “Titoli di Efficienza Energetica” (TEE), che sono negoziabili ed erogati in funzione del risparmio generato. La tesi in oggetto mira ad identificare quale sia l’assetto dell’impianto che garantisca la migliore profittabilità economica, considerando anche i cambiamenti avvenuti all’interno del mercato dell’energia e dei combustibili nel breve periodo. A tal fine sono stati consultati i documenti di tipo accademico, reperibili sul web, del Prof. Marco Badami. Per quel che concerne le specifiche e i dimensionamenti dell’impianto si è fatto riferimento allo studio di fattibilità proposto da Saipem S.P.A. in sete di progettazione definitiva. Mentre per quanto riguarda la determinazione dei valori termodinamici del gas nelle differenti condizioni operative si è fatto uso del programma FluidProp e del software Aspen Plus. Le simulazioni dinamiche sono state implementate in uno script in RStudio per la determinazione dei vettori energetici ed economici. La tesi è costituita da una prima sezione descrittiva e una seconda di valutazioni tecnico economiche basate su quanto descritto nei capitoli precedenti. La parte descrittiva concerne una prima base teorica riguardante la turboespansione volta a fornire un inquadramento sull’argomento e successivamente una descrizione sulle caratteristiche attese dell’impianto e delle sue possibili configurazioni. Nella sezione riguardante le valutazioni tecnico economiche verranno delineate le modalità di valutazione e si confronteranno le caratteristiche simulate dell’impianto. Infine, verrà condotta un’analisi di sensitività sui parametri energetici, in particolare il rendimento di espansione della turbina, e sui parametri economici, come il prezzo di vendita dell’energia elettrica e il prezzo di acquisto del gas naturale. A valle di ciò verranno illustrate le conclusioni dell’analisi.