Riassunto analitico
Questa tesi si concentra sullo studio di fattibilità tecnico-economica per l’installazione di un impianto di turboespansione presso Mirage S.p.A., con l’obiettivo di migliorare l’efficienza energetica dello stabilimento attraverso il recupero dell’energia disponibile nel processo di riduzione della pressione del gas naturale.
Attualmente, il gas naturale viene ricevuto da SNAM a una pressione di 33 bar e ridotto a 5 bar per l’alimentazione degli impianti produttivi tramite una valvola di laminazione, un processo che, essendo isoentalpico, provoca una significativa riduzione della temperatura, compensata mediante un sistema di pre-riscaldamento basato su caldaie a gas. Tuttavia, questa soluzione non sfrutta il potenziale energetico del salto di pressione, che potrebbe essere convertito in energia meccanica ed elettrica mediante un turboespansore.
L’installazione del turboespansore in parallelo alla linea di laminazione consentirebbe la produzione di energia elettrica attraverso un’espansione isoentropica del gas, aumentando l’efficienza complessiva del sistema. Tuttavia, la realizzazione di tale impianto comporta la necessità di un maggior apporto di energia termica per il pre-riscaldamento del gas, evitando la formazione di idrati di metano, che potrebbero compromettere l’operatività della rete di distribuzione interna.
Il progetto prevede di recuperare il calore necessario dai fumi ad alta temperatura del forno, utilizzando uno scambiatore di calore aria-acqua appositamente dimensionato includendo la progettazione del circuito per il recupero termico, per garantire una temperatura adeguata del gas prima dell’espansione.
La tesi si articola in tre fasi principali:
Analisi preliminare del contesto energetico mondiale e nazionale, con un focus sulla filiera del gas naturale e sulle motivazioni che hanno portato Mirage a valutare questa soluzione.
Studio tecnico del turboespansore, con analisi dei suoi principi di funzionamento, delle diverse tipologie di macchine disponibili, del loro dimensionamento e dimensionamento degli impianti ausiliari fondamentali per la realizzazione del progetto.
Valutazione economica, includendo il confronto tra i costi dell’investimento e i benefici derivanti dalla produzione di energia elettrica, con un’analisi dei possibili incentivi, come i certificati bianchi.
Dall’analisi dei dati storici forniti da SNAM, sono stati identificati i parametri operativi chiave, tra cui la portata media giornaliera del gas, la pressione di ingresso e uscita, e la temperatura del gas. Questi dati hanno guidato la selezione della macchina più adatta, una turbina a singolo stadio con potenza netta stimata di circa 123 kW.
Sulla base di queste considerazioni, la tesi fornisce una valutazione oggettiva della sostenibilità tecnica ed economica dell’impianto, proponendo possibili migliorie per ottimizzare il recupero energetico e massimizzare i benefici economici.
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