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La ricerca in campo energetico mira al perfezionamento delle tecnologie esistenti per ottenere sistemi più efficienti in grado di ridurre i consumi, le emissioni di inquinanti e i costi di investimento. Nasce da queste esigenze l’idea di utilizzare componenti automobilistici e impiegarli in impianti che prevedrebbero l’impiego di turbomacchine concepite ad hoc, dal costo elevato. Storicamente l’alimentazione degli impianti a ciclo Brayton è dominata da fonti fossili, pertanto, a favore della riduzione delle emissioni di anidride carbonica, sono in crescita le applicazioni legate alle biomasse ed al solare termico.
L’obiettivo della tesi è di modellizzare e studiare micro-impianti a ciclo Brayton utilizzando componenti di derivazione automobilistica e valutarne l’integrazione con fonti rinnovabili. Lo studio è stato effettuato servendosi di AMESim, un software a parametri concentrati, sulla base di dati sperimentali forniti dalla Scuola Politecnica di Genova.
Il lavoro è diviso in due fasi di ricerca.
Nella prima fase sono state modellizzate cinque soluzioni impiantistiche aventi complessità crescenti di cui sono messi in evidenza gli aspetti più interessanti e le impostazioni software. Dimensionamento delle turbomacchine, influenza del rigeneratore, dell’intercooler e dell’espansione interriscaldata sono state oggetto di studio e di ottimizzazione.
Nella seconda fase sono stati invece simulati in stazionario i cinque impianti a ciclo Brayton e dai dati ottenuti si è valutata la possibilità di utilizzare il turbocompressore automobilistico sostituendolo alla microturbina.
I risultati hanno validato l’obiettivo preposto, evidenziando prestazioni crescenti con la complessità dell’impianto. Seppur sia un’analisi preliminare i rendimenti e le potenze ottenute fanno sperare in un possibile utilizzo in unità domestiche o unità industriali di piccola taglia.