Analisi di fattibilità tecnico-economica di un cogeneratore alimentato da un micro-gassificatore a biomassa

The main purpose of this thesis is an economic and technical feasibility study about the renovation of a cogeneration plant enslaved to a district heating network. The analysis has been developed by comparing standard plant design and techno-innovative solutions in order to optimize the energy production as a maximization of the electro-technical performance, fulfilling the objectives of the return on investments and the energy demands of this heating network. Moreover this study presents some in-depth theoretical analysis as the concept of "biomass", its potential energy and the main advantages and disadvantages of its exploitation, giving great importance to the updated technologies of power conversion commercially available. In addition a technological classification has been showed to analyze the operating reactor configurations (in addition to prototypes under study) and a chemical and physical one, concerning the basic principles of the process. Than a numerical simulation has been developed in order to examine the technical advantages, the main problems and their maximization in relation to the configuration in object. This numerical modelling of the real power production of the cogeneration plant should be a reproducible and changeable analysis instrument for future projects.

Scopo di questo lavoro di tesi è lo studio di fattibilità inerente il rinnovamento di una centrale cogenerativa asservita ad una rete di teleriscaldamento. L'analisi, eseguita confrontando tra loro configurazioni impiantistiche classiche e soluzioni tecnologiche innovative, è stata volta all'ottimizzazione della produzione energetica, intesa come massimizzazione del rendimento termico e elettrico, rispettando gli obiettivi previsti di remunerazione dell' investimento e il soddisfacimento della richiesta termica della rete di teleriscaldamento. Inoltre sono presentati approfondimenti dal punto di vista più strettamente teorico. Dopo aver introdotto la risorsa "biomassa", la sua potenzialità energetica e i principali vantaggi e svantaggi di un suo sfruttamento, ampio spazio è stato dato alle tecnologie di conversione energetica ad oggi commercialmente mature. Con particolare dettaglio è stata trattata la classificazione, sia dal punto di vista tecnologico, analizzando le varie configurazioni reattoristiche in uso (oltre ai prototipi in fase di studio), sia per quanto riguarda i principi chimico-fisici alla base del processo. È stata quindi svolta una simulazione numerica per indagarne i vantaggi tecnici, le criticità e la loro ottimizzazione contestualmente alla particolare configurazione oggetto dell'analisi, una gassificatore di biomassa. Tale modellazione numerica della reale producibilità energetica dell'impianto cogenerativo dovrà essere uno strumento di analisi replicabile e modificabile per future iniziative di equivalente natura tecnologica.