Design e simulazione di un impianto HAT-CCS ( Humid Air Turbine Carbon Capture and Storage )

The ceaseless increase of the global electricity demand, which is satisfied mainly through the exploitation of fossil fuels, is causing a bigger and bigger greenhouse effect. To solve this global problem, governs have to put their efforts in developing plants with capture and storage of CO2, never forgetting to promote energy efficiency, renewable energy and possibly nuclear power. This thesis deals with an innovative system for the capture and storage of carbon dioxide, which consists in the integration of polymeric membranes, that allows the separation of chosen molecules, and a HAT cycle, an elaboration of a Brayton cycle with remarkable addition of water. The main objective is to assess whether the presence of a thermodynamic point within the cycle HAT favorable to the integration with the polymeric membranes can lead to real advantages compared to other solutions already investigated.

Il costante incremento del fabbisogno mondiale di energia elettrica, soddisfatto principalmente tramite lo sfruttamento di fonti fossili, sta causando un effetto serra sempre crescente. Per risolvere questo problema globale, oltre a un piano che promuova efficienza energetica, fonti rinnovabili e un eventuale ritorno al nucleare, molti impianti con cattura e sequestro di CO2 sono oggetto di ricerca. Questa tesi si occupa di un sistema innovativo di cattura e sequestro dell’anidride carbonica, che prevede l’integrazione di membrane polimeriche, setacci molecolari che permettono di far permeare selettivamente alcune molecole, con un ciclo HAT, un’elaborazione di un ciclo Brayton con consistente immissione di acqua. L'obiettivo principale è quello di valutare se la presenza di un punto termodinamico all’interno del ciclo HAT favorevole all’integrazione con membrane polimeriche possa portare a effettivi vantaggi rispetto a altre soluzioni già studiate.