Simulazione e validazione del modello dinamico di un impianto sperimentale a CO2 supercritica

This thesis work is part of the sCO2-Flex project, that aims to develop a supercritical CO2 power plant prototype of about 25MWe. In this type of cycles CO2 is in supercritical state, so it's necessary to evaluate the behavior of the machines involved in the plant, both in static and in dynamic conditions. In order to do this, a test loop has been build by a partner of the project. This plant is able to represent the CO2 thermodynamic points of a typical plant, and also to give a representation of the evolution of a transient operative condition. The work of this thesis is about extending a Modelica library of s-CO2 components in order to convert it into a reusable one, that can be used in different context. With this library, I created the model of the whole test loop. This thesis work is part of the sCO2-Flex project, that aims to develop a supercritical CO2 power plant prototype of 25MWe. In this type of cycles CO2 is in supercritical state, so it is necessary to evaluate the behavior of the machines involved in the plant, both in static and in dynamic conditions. In order to do this, a test loop has been built by a partner of the project. This plant is able to represent the CO2 thermodynamic points of a typical plant, and also to give a representation of the evolution of a transient operative condition. The work of this thesis is about extending a Modelica library of s-CO2 components in order to convert it into a reusable one, that can be used in the context of s-CO2 project. With this library, a model of the whole test loop was created. The availability of the experimental data given by the partner allowed the validation of individual components alone as well as of the whole test loop, in static and dynamic conditions.

La presente tesi si colloca nell'ambito del progetto sCO2-Flex, che mira a sviluppare un prototipo di impianto di conversione energetica da 25MWe che utilizzi CO2 supercritica come fluido di lavoro. La CO2 si trova in condizioni supercritiche in tutti i punti del ciclo, per cui è necessario valutare il comportamento reale delle macchine che elaborano questo fluido, sia in condizioni statiche che dinamiche. A tale scopo è stato creato da un partner del progetto un impianto di test in grado di emulare i punti termodinamici del ciclo e che riesce ad effettuare degli esperimenti per la valutazione della risposta a transitori. Il lavoro mira ad estendere una libreria di modelli di componenti per sistemi s-CO2 in Modelica per renderla riutilizzabile in diversi contesti, sulla base della quale è stato creato il modello dell'impianto sperimentale. La disponibilità di dati sperimentali forniti dal partner di progetto ha permesso una validazione sia dei componenti individuali che del modello complessivo di sistema, in condizioni statiche on e off design e durante transitori.