Tecniche per l'Integrazione di Scambi Termici all'Interno di Sistemi Energetici Complessi

Una delle vie per ottenere elevate prestazioni in sistemi di conversione di potenza è quella di creare una stretta integrazione termica tra i componenti di tali sistemi: quando all’interno di un sistema vi è la presenza di una o più sorgente di calore inutilizzate è conveniente sfruttare tali sorgenti con pozzi freddi già presenti nel sistema, o con nuovi pozzi opportunamente aggiunti. Lo sfruttamento di queste sorgenti deve avvenire in modo coerente e con le minori perdite exergetiche possibili. La forte integrazione termica che ne deriva porta all’ottenimento di strutture talvolta molto complesse nelle quali l’individuazione di possibili miglioramenti può risultare difficoltosa senza l’ausilio di strumenti adatti alla semplificazione di tale ricerca. In questo articolo vengono raccolte, analizzate e applicate diverse tecniche per la sintesi dei sistemi energetici. Il primo metodo considerato è la Pinch Analysis, una serie di regole che permettono lo studio degli scambi di calore interni ai sistemi grazie alla costruzione di curve che rappresentano lo scambio termico complessivo. Queste procedure risolvono parte delle problematiche relative all’integrazione di processi, in particolare quando siano assegnate portate e temperature dei flussi termici. Gli strumenti derivanti dalla Pinch Analysis vengono utilizzati per lo studio di diversi impianti di potenza nei quali la rigenerazione interna può dar luogo a configurazioni efficienti ma di notevole complessità. Viene successivamente presentata e applicata una nuova tecnica per la sintesi dei sistemi energetici recentemente proposta all’interno del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università di Padova, la cui peculiarità consiste nel poter determinare le temperature dei flussi termici ottimali per il sistema complessivo indipendentemente dalla configurazione della rete di scambiatori.