Valutazione tecnico economica di un intervento per il raffrescamento dellaria aspirata da un turbogas a ciclo semplice V1

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1 CORSO DI SISTEMI ENERGETICI E IMPATTO AMBIENTALE Quinta esercitazione VALUTAZIONE TECNICO-ECONOMICA DI UN INTERVENTO PER IL RAFFRESCAMENTO DELL’ARIA ASPIRATA DA UN TURBOGAS A CICLO SEMPLICE Gruppo 13 Giugno 2017 2 Per aumentare la produzione elettrica di un turbogas in ciclo semplice durante le ore calde della giornata, è possibile installare un ciclo frigorifero per raffrescare l’aria aspirata. Ta le intervento può risultare particolarmente vantaggioso considerando l’energia elettrica prodotta nelle ore calde della giornata è in generale ben valorizzata economicamente. Sia data una turbina a gas con le seguenti prestazioni in condizioni ISO: • 𝑇𝑎 = 15°𝐶 • UR = 60 % • 𝑃𝑒𝑙 = 41,7 𝑀𝑊𝑒 • 𝜂𝑒𝑙 = 40,7% • 𝐺𝑓𝑢𝑒𝑙= 126,7 kg/s • TOT = 448°C • PCI = 45 MJ/kg 1 VALUTAZIONE DELLE CONDIZIONI ISO Da cui si possono ricavare l’input energetico richiesto, la portata di gas naturale e di aria in ingresso: 𝑄𝑖𝑛,𝑖𝑠𝑜 = 𝑃𝑒𝑙 𝜂𝑒𝑙 = 102,5 𝑀𝑊𝑡 𝐺𝑔𝑛 = 𝑃𝑒𝑙 𝑃𝐶𝐼 = 2,28 𝑘𝑔/𝑠 𝐺𝑎𝑟𝑖𝑎 = 𝐺𝑓𝑢𝑒𝑙 − 𝐺𝑔𝑎𝑠 = 124,42 𝑘𝑔/𝑠 Con l’ausilio del diagramma psicrometrico si sono in seguito ottenuti i valori di umidità assoluta, portata volumetrica dell’aria in ingresso, volume specifico e portata massica dell’aria secca: UA = 6,35 𝑔𝐻20/𝑘𝑔𝑎𝑠 𝑉̇ =0,825 𝑚𝑐/𝑠 { 𝐺𝑎𝑟𝑖𝑎 = 𝐺𝑎𝑠 − 𝐺𝐻2𝑂 𝐺𝑎𝑟𝑖𝑎/𝐺𝑓𝑢𝑒𝑙 = 1 + UA 𝐺𝑎𝑠 = 123,6 𝑘𝑔𝑎𝑠 /𝑠 𝑉̇ 𝑎𝑠 =102 𝑚𝑐/𝑠 3 2 ANALISI DELLE CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO FUORI PROGETTO Sono state prese in considerazione 4 diverse condizioni di lavoro off-design per l’impianto in analisi: ORE ANNUE [h] 120 552 1248 1694 T amb [°C] 35 30 25 20 UR % 40 50 60 70 Da cui si sono calcolate le seguenti variazioni di potenza elettrica, rendimento e consumo di gas naturale rispetto alle condizioni ISO: 𝑃𝑒𝑙,𝑇 = 𝑃𝑒𝑙,𝐼𝑆𝑂 ∙ ( 1 + ∆𝑃𝑒𝑙,𝑇) 𝜂𝑒𝑙,𝑇 = 𝜂𝑒𝑙,𝐼𝑆𝑂 ∙ (1 + ∆𝐶𝑠𝑝𝑒𝑐 ) 𝐺𝑓𝑢𝑒𝑙 = 𝑃𝑒𝑙,𝑇/(𝑃𝐶𝐼 ∙ 𝜂𝑒𝑙,𝑇) CASO 1 2 3 4 Δpel -0,12 -0,08…