Evaluation of the uncertainty in thermoeconomic input-output analysis case study : anaerobic digestion plant

This thesis presents a method for the uncertainties evaluation and their propagation assessment in thermoeconomic Input-Output analysis since the problem of evaluating the uncertainty linked to thermoeconomic costs is highlighted by several studies. The context in question is that of the characterization and the description of the natural resources necessary in production chains to yield commodities. The key concepts of exergy and economic cost are used together into thermoeconomics to analyse the costs of each product and to optimize individual components or entire systems. Thermoeconomic analysis may be accompanied and strengthened by the uncertainty analysis thanks to the use of statistical techniques as the Monte Carlo simulations. The latter allows to quickly estimate the intervals of values in which the results of the thermoeconomic Input-Output analysis will fall whenever the input data needed to perform the analysis suffer from some uncertainty. The studied methodology is then applied to an existing anaerobic digestion plant to provide an application example. The thermoeconomic analysis is carried out successfully in order to run a design evaluation of the plant and an uncertainty evaluation of resulted values.

Dacché il problema della valutazione dell'incertezza legata ai costi termoeconomici è evidenziata da diversi studi, questo lavoro si propone di presentare un metodo per la valutazione delle incertezze e della loro propagazione nell'analisi termoeconomica con approccio Input-Output. Il contesto considerato è quello della caratterizzazione delle risorse naturali necessarie nei processi produttivi di beni. I concetti principali dell'exergia e del costo economico sono impiegati nella termoeconomia al fine di analizzare i costi di ogni prodotto e per ottimizzare singoli componenti o interi sistemi produttivi. L'analisi termoeconomica può essere accompagnata e rafforzata dall'analisi dell'incertezza grazie all'utilizzo di tecniche statistiche come le simulazioni Monte Carlo. Esse permettono di stimare rapidamente gli intervalli di valori in cui i risultati dell'analisi termoeconomica con approccio Input-Output cadranno ogniqualvolta i dati necessari per eseguire l'analisi siano affetti da una qualche incertezza. La metodologia studiata è poi applicata a un impianto reale di digestione anaerobica come esempio applicativo. L'analisi termoeconomica viene eseguita con successo al fine di fornire un'analisi di design dell'impianto e una valutazione dell'incertezza dei valori dei risultati.