Sistemi di Accumulo Energetico Pneumatico a serbatoio sottomarino

Professore Laureando

Ing. Lorenzo Battisti Davide Occello

Perché l’accumulo energetico?

Negli ultimi anni la potenza installata di RES in Italia è

aumentata molto. Inoltre l’Italia ha preso l’impegno con L’UE di coprire

almeno il 17% del consumo nazionale entro il 2020.

L’intermittenza delle fonti rinnovabili rende imprevedibile l’offerta di energia. Questo ha diverse ricadute negative sulla rete e sul valore dell’energia

rinnovabile.

Sistemi di accumulo

Sistema CAES Selezionato

Scopo: Modellizzazione di sistemi di Accumulo Energetico di tipo Pneumatico per valutarne la realizzabilità tecnica

Accumulo Sottomarino a TES liquido

Vantaggi • Pressione idrostatica (costante) • Miglior utilizzo del volume disponibile • Località più presenti in Italia • Regime stazionario in Temperatura

Problematiche • Messa in opera del piping difficoltoso • Ambiente corrosivo • Limitato range di temperature di accumulo • Notevole complessità di impianto

Numerosi Brevetti recentemente presentati

Scelta mirata alla massima efficienza

Funzione di ottimizzazione

• η rendimento complessivo dell’ impianto

• β rapporto di compressione

• ε efficienza degli scambiatori di calore

• TOT temperatura di uscita dalla turbina

• Nc numero di fasi di compressione

• portata volumetrica in entrata

Vincoli

• TOT>5°C

La temperatura di uscita dalla turbina non deve scendere sotto zero. Serve per evitare la formazione di ghaccio in turbina durante l’espansione

• Qe <= Qc

Il calore assorbito durante l’espansione non deve mai superare quello accumulato durante la compressione

• N>=2

Nessuna macchina esistente può sopportare da sola i salti di pressione richiesti e le temperature in gioco durante la compressione

Lavoro ideale

Rendimento vs Nc, ε

Si evidenzia una tendenza ad avere il miglior rendimento, con un numero elevato di stadi di compressione a basse efficienze di scambio, mentre la tendenza si inverte ad alte efficienze.

Max Rendimento vs ε

Rendimento vs TOT

Valutazione delle potenze ottenibili

Dalle considerazioni precedenti sono stati scelti i seguenti parametri di processo

• ε =0.8 valutazione di un caso possibile

• TOT = 5°C

• Nc =3 max rendimento/num. macchine

Potenza e Rendimento

Potenza [W]

Conclusioni

In questa presentazione è stato presentato il risultato del modello termodinamico del CAES sottomarino, non la parte (sviluppata) sulla scelta della tipologia e dimensione delle macchine.

Risultati: • Non risulta conveniente oltrepassare i 50 bar di pressione • Per ε > 0.75conviene mantenere basso il numero di macchine • Il limite principale trovato all’efficienza complessiva, sono le

efficienze degli scambiatori di calore. • Le potenze ottenibili e i tempi di scarica sono paragonabili a quelli

ottenibili da altri sistemi CAES (~ 100 MW) • Le efficienze ottenute in questo studio confermano dati in

letteratura di altri CAES adiabatici (η ~65-80%)