Identificazione parametrica di modelli di digestione anaerobica

Biogas production through anaerobic digestion, although it is already a mature technology, needs further study about process modelling, identification of the main parameters and plant control and optimization. This work will deal mainly on the issue of parametric identification applied to different model choices. First of all, chapter 1 presents what anaerobic digestion is, explaining what are the advantages and the drawbacks it offers. The main steps of the process are then shown. Chapter 2 argues about the impossibility of obtaining one model suitable for every possible aim; therefore it shows the two most studied and exploited model choices. AMOCO, concise and compact, is suitable for plant control and monitoring; another version of this model is provided, too. ADM1 is more complex, but also more detailed; it is suitable for an accurate simulation of the digestion process. Chapter 3 deals with identification of the model parameters. Section 3.2 notably recalls the latest developments about identification of ADM1 model, while the rest of the chapter focuses on the identification of AMOCO model through a preliminary reduction to LFT form. Finally, chapter 4 proposes the application of a new paradigm, known as Two Stages, to ADM1 identification. However, tests show that it does not lead to good results yet.

La produzione di biogas mediante digestione anaerobica, benché sia ormai una tecnologia matura, necessita tuttora di ulteriori approfondimenti, riguardanti la modellistica del processo, l'identificazione dei parametri significativi, e il controllo e l'ottimizzazione dell'impianto. Nello specifico, quest'opera si concentrerà in particolare sul problema dell'identificazione parametrica applicata a diverse scelte modellistiche. Innanzitutto, il capitolo 1 presenta che cosa sia la digestione anaerobica, nonché quali vantaggi e svantaggi essa possa offrire. Vengono quindi illustrate le principali fasi del processo in esame. Il capitolo 2 argomenta sull'impossibilità di ottenere un modello adatto per qualsiasi scopo, presentando quindi le due scelte modellistiche maggiormente studiate e utilizzate: AMOCO, compatto e sintetico, adatto al monitoraggio e al controllo dell'impianto, e di cui è fornita anche una versione alternativa; e ADM1, più complesso ma anche più dettagliato, maggiormente adatto a simulare accuratamente il processo di digestione. Il capitolo 3 si occupa del problema dell'identificazione dei parametri di modello. In particolare, la sezione 3.2 offre una panoramica dello stato dell'arte per quanto riguarda l'identificazione applicata al modello ADM1, mentre il resto del capitolo si concentra sull'identificazione del modello AMOCO mediante una preliminare trasformazione in forma LFT. Il capitolo 4 prosegue idealmente il compito del capitolo precedente, con l'applicazione di un nuovo paradigma, detto Two Stages, per l'identificazione del modello ADM1. I test eseguiti su di esso mostrano però come finora non si siano raggiunti i risultati sperati.