Analisi exergo-economica di cicli di potenza a CO2 supercritica per impianti solari a concentrazione = Exergo-economic analysis of supercritical CO2 power cycles for concentrated solar power

Nell’ambito del progetto europeo SOCRATCES, che propone l’utilizzo di un accumulo termochimico basato su un processo reversibile di carbonatazione/calcinazione del CaO (Ca-Looping), l’obiettivo da perseguire è individuare la configurazione migliore di integrazione tra sistema di accumulo termico e ciclo di potenza. I sistemi CSP associati con accumulo termochimico sono un’eccellente soluzione a basso costo per rendere più stabile e affidabile la rete di produzione elettrica. Ciò nonostante si presentano numerose criticità nell’ottenere alta efficienza e bassi costi. Il seguente lavoro di tesi si occupa dello studio di un ciclo Brayton chiuso a CO2 supercritica come possibile soluzione per la produzione di potenza da associare a questo tipo di tecnologia. Tale tipologia di ciclo non ha ancora raggiunto la sua maturità e in questa fase di sviluppo presenta risultati molto promettenti in termini di efficienza con temperature ragionevoli e con la prospettiva di un abbassamento dei costi. L’integrazione con il sistema di accumulo può essere diretta o indiretta, nel caso in analisi si studia un ciclo di potenza esterno o indiretto. L’analisi è stata effettuata modellizzando il ciclo sCO2 con software EES, successivamente validato tramite risultati di simulazioni pervenuti in letteratura. L’applicazione al sistema CSP-accumulo avviene con l’imposizione in ingresso di un flusso di potenza proveniente dall’impianto a monte; lo studio del ciclo è avvenuto sia dal punto di vista exergetico con il calcolo per ciascun componete delle irreversibilità, sia da un punto di vista exergo-economico, andando a valutare i costi dei componenti per ottenere i costi exergo-economici di ciascun flusso in questione. Con la definizione di alcuni parametri termo-economici, come la differenza di costo relativa e il fattore exergo-economico, è stato quindi possibile stabilire alcune possibili strategie di miglioramento del sistema.