Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Titolo
Studio di sistemi di solar cooling per frigoriferi industriali
Dipartimento
INGEGNERIA DELL'ENERGIA, DEI SISTEMI, DEL TERRITORIO E DELLE COSTRUZIONI
Corso di studi
INGEGNERIA ENERGETICA
Parole chiave
- risparmio energetico
- solar cooling
- studio di fattibilità
Data inizio appello
06/10/2016
Riassunto (Italiano)
Nel presente studio viene analizzata la fattibilità tecnica ed economica di un sistema frigorifero ad assorbimento solare installato come sistema ausiliario per un sistema di frigoriferi a compressione di una azienda di processazione carni collocata in Umbria. Tramite la sopra descritta integrazione, ci si propone di abbassare la temperatura di condensazione di tali frigoriferi a compressione, quindi incrementarne l’efficienza termodinamica con conseguenti risparmi energetici; tecnicamente tale soluzione equivale ad avere un sistema ausiliario che lavora in maniera complementare alle torri evaporative dei frigoriferi a compressione.
In una analisi preliminare dei dati forniti dall’azienda, è stato effettuato un clustering dei frigoriferi a compressione e sono state identificate diverse possibili soluzioni per l’installazione del sistema ausiliario, ciascuna di queste è stata analizzata nel seguito utilizzando le stesse metodologie.
Per prima cosa è stato ideato un modello matematico per ricostruire su base oraria i profili annui del consumo elettrico dei frigoriferi a compressione, del carico termico del sistema frigorifero ad assorbimento solare e dei risparmi energetici conseguibili tramite la sua installazione; tale fitta discretizzazione temporale è stata necessaria per ottenere in seguito una predizione significativa del funzionamento del sistema solare.
Definita la temperatura di condensazione ottimale tecnicamente raggiungibile tramite il sistema frigorifero ad assorbimento solare e la capacità frigorifera necessaria a coprire il carico termico ricostruito, è stato definito il layout generale del sistema ausiliario. Sono state a tal fine prese in considerazione le caratteristiche generali dei sistemi frigoriferi ad assorbimento solare trovate in letteratura, ma è stato necessario analizzare le necessità specifiche dovute alla particolarità dell’installazione in studio. Tale modello del sistema frigorifero ad assorbimento solare è stato poi implementato in TRNSYS, un software commerciale per la simulazione di sistemi energetici alimentati da fonte solare.
Attraverso una analisi parametrica, è stata valutata l’influenza delle principali variabili di progetto del sistema frigorifero ad assorbimento solare sulle prestazioni energetiche dell’intero sistema in studio; nel far questo sono stati analizzati i valori, su base annuale e mensile, dei parametri di efficienza energetica del sistema e dei suoi componenti che risultano dalle simulazioni.
Infine i dati ricavati sulle prestazioni energetiche del sistema sono stati utilizzati come base per una analisi economica: è stato necessario valutare se i guadagni derivanti dai risparmi di energia elettrica conseguiti grazie all’installazione del sistema ausiliario consentono di ripagarne i costi di investimento. La minimizzazione del periodo di payback (PB) è stata utilizzata come criterio per la scelta dei parametri di progetto ottimali per ogni sistema frigorifero ad assorbimento solare ed identificare la migliore soluzione tra quelle proposte inizialmente a seguito del clustering. Per il sistema ausiliario individuato essere la soluzione economicamente ottimale è stato valutato anche l’impatto ambientale, in termini di emissioni di CO2 che possono essere evitate grazie alla sua installazione.
