Analisi teorica e sperimentale comparata di diverse tecnologie per il solar cooling

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRIESTE – DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA E ARCHITETTURA

Stefano Alessandrini | PhD student

14 Novembre 2014

Attività svolta durante il corso di Dottorato di ricerca

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Ambito di ricerca: sistemi per lo sfruttamento dell’energia solare • Studio degli elementi teorici

• Studio dello stato dell’arte dei sistemi

• Impianti fotovoltaici: analisi delle prestazioni in condizioni operative reali,

analisi della variazione delle prestazioni nel tempo

• Impianti cogenerativi integrati con impianti fotovoltaici

• Solare termico e solare termodinamico

• Impianti di solar cooling

• Studio di principi economici di base sui tempi di rientro degli investimenti

per impianti della tipologia analizzata nei tre anni di Dottorato di ricerca

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Attività in dettaglio • Analisi delle prestazioni in condizioni operative reali di tre impianti fotovoltaici di

taglia inferiore a 20 kWe, in dettaglio: un impianto fotovoltaico (15.9 kWe) con moduli in silicio monocristallino un impianto fotovoltaico (17.9 kWe) con moduli in silicio monocristallino ricoperto da un

sottile strato di silicio amorfo un impianto fotovoltaico (19.4 kWe) con moduli a film sottile di tipo CIGS

Alessandrini S., Casula I., Micheli D., Radu R., Analysis of the outdoor performance and efficiency of two grid connected photovoltaic systems in northern Italy, Energy conversion and management, 2014.

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Attività in dettaglio • Analisi sperimentale e di simulazione inerenti un impianto cogenerativo con motore

a combustione interna (85 kWe – 170 kWt) alimentato a gas naturale. • Assistenza all’attività di analisi sperimentale inerente un impianto basato su

microturbina (100 kWe – 165 kWt) alimentata a gas naturale o all’occorrenza con miscele di gas sperimentali.

SIMULINK®

Alessandrini S., Casula I., Micheli D., Radu R., Radu B., Modeling and Performance Analysis of an Integrated System: Variable Speed Operated ICE CHP Unit – PV Array, Energy Resources Technology, Accepted.

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Attività in dettaglio Analisi teorica, sperimentale e di simulazione di diverse tecnologie per il solar cooling, in particolare: • tecnologie per il solar cooling con pannelli fotovoltaici accoppiati a tradizionali

chiller a compressione PV panel

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Attività in dettaglio Analisi teorica, sperimentale e di simulazione di diverse tecnologie per il solar cooling, in particolare: • tecnologie per il solar cooling con pannelli solari termici assimilabili nelle

sottocategorie di sistemi: a ciclo aperto – sistemi di desiccant solar cooling

Alessandrini S., Goldsworthy M.J., White S.D., Superheated Steam Regeneration of a Desiccant Wheel – Experimental Results and Comparison with Air Regeneration, Drying Technology, 2014.

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Attività in dettaglio Analisi teorica, sperimentale e di simulazione di diverse tecnologie per il solar cooling, in particolare: • tecnologie per il solar cooling con pannelli solari termici assimilabili nelle

sottocategorie di sistemi: a ciclo chiuso – sistemi di solar cooling basati sull’utilizzo di chiller ad

assorbimento o ad adsorbimento

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Tesi

Analisi teorica e sperimentale comparata di diverse tecnologie per il solar cooling

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Obiettivi della tesi

• Analisi della letteratura significativa relativa ai sistemi per lo sfruttamento dell’energia solare

• Valutazione sperimentale delle performance in condizioni operative reali dei sistemi fotovoltaici e dei sistemi solari termici con pannelli a tubi evacuati

• Valutazione delle prestazioni di due impianti per il solar cooling basati sull’impiego di chiller ad adsorbimento

• Creazione e validazione di codici di simulazione atti alla valutazione tecnico/economica comparata di diverse tecnologie per il solar cooling studiando diverse soluzioni impiantistiche e le loro possibili strategie di controllo:

• Solare termico + chiller ad adsorbimento • Solare fotovoltaico + chiller a compressione

Installazione sistemi di monitoraggio e programmazione dei PLC per l’acquisizione dati

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Metodo e strumenti di analisi sperimentale

Primo monitoraggio degli impianti

Messa a punto degli impianti

Analisi dell’errore di misura

Analisi dei dati sperimentali

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Metodo e strumenti di analisi sperimentale

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Metodo e strumenti di analisi sperimentale

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Metodo e strumenti di analisi sperimentale

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Strumenti e metodi di simulazione

• Creazione di modelli di simulazione in ambiente TRNSYS

• Validazione dei modelli ottenuta tramite confronto con i dati sperimentali acquisiti dai sistemi di monitoraggio

• Validazione dei modelli dei componenti principali degli impianti quali i pannelli solari ed i chiller ad adsorbimento

• Simulazione dei sistemi oggetto di studio finalizzate all’ottimizzazione delle strategie di controllo nel rispetto dei vincoli impiantistici

• Simulazione di soluzioni impiantistiche alternative mirate a massimizzare la produzione energetica e l’efficienza

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Strumenti e metodi di simulazione - TRNSYS

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Strumenti e metodi di simulazione - TRNSYS

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Elenco pubblicazioni

1. Alessandrini S., Casula I., Micheli D., Radu R., Analisi delle prestazioni di campi fotovoltaici in condizioni operative caratterizzate da bassi valori di irraggiamento, 67° Congresso nazionale ATI, Trieste, 2012.

2. Alessandrini S., Casula I., Micheli D., Radu R., Analisi delle prestazioni di un gruppo integrato cogeneratore con motore a gas e pannelli fotovoltaici, 67° Congresso nazionale ATI, Trieste, 2012.

3. Alessandrini S., Casula I., Micheli D., Radu R., Analysis of the outdoor performance and efficiency of two grid connected photovoltaic systems in northern Italy, Energy conversion and management, 2014.

4. Alessandrini S., Casula I., Micheli D., Radu R., Radu B., Modeling and Performance Analysis of an Integrated System: Variable Speed Operated ICE CHP Unit – PV Array, Energy Resources Technology, Accepted, 2014.

5. Alessandrini S., Goldsworthy M.J., White S.D., Superheated Steam Regeneration of a Desiccant Wheel – Experimental Results and Comparison with Air Regeneration, Drying Technology, 2014.

6. Articolo da presentare in occasione di ECOS 2015 riguardante l’integrazione tra un impianto basato su ciclo Rankine a fluido organico e un impianto di solar cooling con pannelli solari a tubi evacuati e chiller ad adsorbimento.

Pubblicazioni in atti di congresso

Pubblicazioni su rivista

Pubblicazioni in corso di preparazione

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Attività didattiche e di divulgazione scientifica • Diverse lezioni su energia solare e cogenerazione rivolte ad allievi delle scuole superiori in visita

al Laboratorio LIDEA di Area Science Park

• Servizio di guida tecnico – scientifica per ospiti provenienti sia dal mondo della ricerca sia dal mondo industriale in visita agli impianti Enerplan

• Imparare sperimentando 2012: con sede operativa a Pordenone, sono stati allestiti due esperimenti fornendo contestualmente servizio di divulgazione scientifica ai visitatori

• Lezione sul fotovoltaico con esercitazione pratica nel corso di Impiego industriale dell’energia del Prof. Taccani

• Presentazione dei risultati sperimentali e di simulazione nell’ambito del progetto MARIE – Nova Gorica 2013: Test under real conditions of innovative products for the building sector

• Presentazione risultati progetto ENERPLAN – Udine 2013: Sistema di monitoraggio di impianti fotovoltaici e comparazione performance

• Presentazione a carattere didattico tenuta nell’ambito della Sesto Summer School organizzata dall’Università di Trieste: SOLAR COOLING – Energia solare per il condizionamento ambientale

• Breve presentazione impianti e attività Enerplan Pdl4 – Pdl5 nell’ambito della cerimonia di premiazione del Progetto TESSI di Area Science Park - Progetto LIDEA Studio di sistemi energetici per la sostenibilità

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Attività formativa • Corso sw sulle applicazioni in controllo remoto sviluppate in ambiente

Labview (10 ore) • Corso sw LMS Imagine.Lab AMESim (8ore di corso base + 16 ore corso

libreria Hydraulic) • Frequenza corso di Teoria dei sistemi e del controllo ( UNITS . Prof. Parisini) • ECOS 2012-Perugia • Congresso Nazionale ATI 2012 – Trieste • Seminari nell’ambito del progetto Imprenderò organizzati da Area Science

Park: • Organizzare l’impresa

• I segreti del public speaking • Partecipazione alla lezione di TERNA sull’integrazione dell’impatto

dell’energia prodotta da fonti rinnovabili sulla rete elettrica nazionale • Periodo di ricerca presso il CSIRO – Commonwealth Scientific and Industrial

Research Organisation – Newcastle (Australia) – Tema di ricerca: Second generation desiccant wheel testing

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Ringraziamenti

Prof. Diego Micheli Prof. Rodolfo Taccani

Ing. Robert Radu

Stefano Alessandrini PhD

t +39 340 9292864 e stefano.alessandrini.ing@gmail.com w http://www.linkedin.com/in/stefanoalessandrini

UNITS

Grazie per l’attenzione