Simulazione di cicli termodinamici, impianti e processi

Gli impianti e i processi energetici hanno raggiunto un livello di complessità tale da richiedere un approccio multidisciplinare all’analisi e all’ottimizzazione al fine di individuare gli aspetti più importanti, risolvere le problematiche che si incontrano e apportare le opportune migliorie. La modellazione e la simulazione rappresentano uno strumento agile ed economico che consente di caratterizzare globalmente i processi, individuandone i principali parametri operativi e prestazionali utili all’analisi e all’ottimizzazione dei sistemi. Il fine ultimo è quello di pervenire alla valutazione prestazionale dei parametri tecno-economici; all’analisi delle alternative tecnologiche di impianti, processi e componenti; all’integrazione dei processi di conversione energetica con quelli produttivi; allo sviluppo di nuovi processi. Altre applicazioni sono quelle di supporto alla progettazione di componenti e sistemi, di definizione delle matrici sperimentali e di validazione dei modelli.
In quest’ambito il laboratorio Processi per la combustione sostenibile vanta una consolidata esperienza in attività di modellazione e simulazione statica e dinamica di cicli termodinamici, impianti e processi energetici, attraverso l’utilizzo di software di tipo industriale, di ampio utilizzo in ambito internazionale (ChemCAD®, AspenPlus®, Matlab®), e ove necessario, attraverso lo sviluppo di modelli ad hoc completamente integrabili nelle comuni piattaforme di calcolo commerciali.

Tra i principali risultati conseguiti si citano: l’analisi e ottimizzazione di cicli termodinamici innovativi, la modellazione di impianti e processi di produzione elettrica da combustibili fossili integrata con tecnologie di cattura e stoccaggio della CO₂, lo studio di reti di scambio termico, l’integrazione con sistemi a fonti rinnovabili. I risultati più recenti riguardano:

  • l’ottimizzazione tecnico-economica di un impianto di produzione di combustibili liquidi da carbone in ambiente AspenPlus®;
  • lo sviluppo di modelli totalmente integrati nella piattaforma ChemCAD® per la simulazione dinamica di turbine a gas e di reattori a letto fluido per la separazione della CO2 attraverso l’uso di sorbenti ad alta temperatura.


Analisi e ottimizzazione di impianti e processi CTL in AspenPlus®
Analisi e Ottimizzazione di Impianti e Processi CTL in AspenPlus®

Modello di un impianto turbogas integrato in ChemCad®
Modello di un impianto turbogas integrato in ChemCad®

Evoluzione dinamica di alcune variabili monitorate dei un impianto turbogas
Evoluzione dinamica di alcune variabili monitorate dei un impianto turbogas

Modello di un reattore a letto fluido sviluppato in Matlab® e C++ e integrato in ChemCad®
Modello di un reattore a letto fluido sviluppato in Matlab® e C++ e integrato in ChemCad®

Referenti:
C. Bassano,
G. Messina,
S. Stendardo,
P. Deiana,