Modellistica e controllo di un impianto ibrido a ciclo combinato con ricevitore solare per la produzione di energia elettrica

The integration of solar energy with a conventional power-generation system such as the combined cycle is a very promising technique to produce electricity and heat using renewable energy and at the same time ensure predictability of generation for the grid. In the power-generation system described here, solar energy is used to preheat the air leaving the compressor and directed to the combustion chamber of the gas turbine (GT) where, before being fed into the turbine, it receives additional energy, in a conventional manner, with the gaseous fuel (i.e. natural gas). To improve overall efficiency, exhaust heat from the gas turbine is used to produce steam for the generation of additional electricity by a steam turbine. This allows on one hand to operate the plant even during periods of absence of solar radiation (at night) and on the other it allows to compensate with the gaseous fuel unanticipated events on the solar radiation caused by the movement of clouds, thus guaranteeing predictable and programmable power generation to the grid.

L’integrazione della fonte solare con un impianto convenzionale come il ciclo combinato è una tecnica molto promettente per produrre energia elettrica e calore utilizzando energia rinnovabile e nel contempo assicurare prevedibilità di generazione alla rete elettrica. Nell’impianto descritto in questa tesi l’energia solare viene impiegata per preriscaldare l’aria in uscita dal compressore e diretta alla camera di combustione dove, prima di essere immessa in turbina, riceve ulteriore energia in modo convenzionale con il combustibile gassoso. I fumi esausti in uscita dal turbogas non vengono dispersi, ma proseguono il loro cammino investendo i banchi scambianti del generatore di vapore a recupero. Tale recupero termico permette di produrre vapore surriscaldato che, attraverso l’espansione in turbina a vapore, genera ulteriore energia elettrica. Questa configurazione impiantistica consente da un lato di esercire l’impianto anche durante periodi di assenza di radiazione solare (la notte) e dall’altro consente di compensare con il gas naturale i disturbi non previsti sulla radiazione solare dovuti al movimento di nuvole, garantendo in questo modo alla rete elettrica una fornitura di potenza del tutto prevedibile e programmabile.