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Il presente lavoro di tesi prende a riferimento un impianto a biogas esistente, provvisto di una microturbina Capstone a gas da 600 kWe a scopo cogenerativo, analizzando la possibilità di utilizzare un ciclo Rankine organico per il recupero di parte del calore dei gas di scarico, al fine di incrementare la produzione di potenza elettrica. L’obiettivo dello studio consiste nel creare un modello del modulo ORC, ottimizzandone sia il design che l’off-design, in funzione delle condizioni ambientali e di funzionamento.
Nella prima parte dell’elaborato, è stato implementato in ambiente MATLAB un problema di ottimizzazione vincolata, la cui risoluzione ha permesso di ottenere un design preliminare del ciclo, in base al fluido selezionato, ai vincoli imposti e alle condizioni al contorno scelte, massimizzando la potenza elettrica netta prodotta.
Nella seconda parte dello studio è stato sviluppato il modello in ambiente Aspen HYSYS, dove, definiti gli stati termodinamici del processo, è stato possibile effettuare il dimensionamento dettagliato dei vari componenti, introducendo le geometrie degli scambiatori di calore e le curve di prestazione della turbina e delle pompe.
Realizzato il modello, ne è stato analizzato, in condizioni stazionarie, il comportamento al variare delle condizioni operative. A partire dai risultati ottenuti, è stata stimata la producibilità annua dell’ORC, consentendo di confrontare le prestazioni tra l’impianto di riferimento e l’impianto proposto. Infine, è stata effettuata un’analisi di tipo economico del modulo ORC, per valutare l’effettiva convenienza dell’investimento.