Riassunto analitico
La tesi descrive la realizzazione di un modello numerico di un sistema integrato di produzione di energia elettrica e termica alimentato a biomasse e rifiuti solidi urbani, basato sui processi della gassificazione e della digestione anaerobica, in cui si considera anche un sistema di trattamento delle acque di scarto. L’energia prodotta dall’impianto è ottenuta con l’utilizzo di un motore a combustione interna alimentato dal gas prodotto attraverso i processi di digestione anaerobica e di gassificazione. Questi processi a loro volta sono alimentati da un mix di biomasse e rifiuti solidi urbani. La produzione di scarti derivanti dall’impianto viene minimizzata con l’utilizzo di un sistema di trattamento delle acque di processo che converte parte della frazione liquida del digestato in acqua demineralizzata. Inoltre la frazione solida del digestato viene essiccata e utilizzata nel processo di gassificazione. Questa implementazione unita alla possibilità di valorizzare i rifiuti solidi urbani rende questo impianto un interessante esempio di sviluppo sostenibile.
Il modello dell’impianto è stato realizzato tramite il software OpenModelica Connection Editor, un software di programmazione ad oggetti finalizzato alla modellazione basato sul linguaggio Modelica, a sua volta implementato mediante il linguaggio di programmazione C++. Attraverso questo codice di programmazione è stata realizzata una libreria di modelli numerici per la simulazione dinamica del sistema integrato descritto in precedenza. Particolare attenzione è stata posta all’implementazione delle caratteristiche delle principali biomasse nei confronti dei processi di digestione anaerobica e di gassificazione, in modo tale da poter predire le prestazioni dei suddetti processi al variare delle proprietà delle biomasse in ingresso. La tesi termina infine con un esempio di applicazione del modello numerico ottenuto considerando il caso reale dell’impianto di depurazione delle acque di Taormina. Obiettivo di questa analisi finale è stato quindi verificare la capacità predittiva del modello numerico al fine di verificare l’efficienza energetica del sistema di depurazione delle acque considerato proponendo inoltre un’alternativa di impianto per ottimizzare il recupero energetico delle circa 1800 tonnellate di fanghi prodotti annualmente.
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