• ciclo combinato
• condensa turbine geotermiche
• geotermia

Il presente lavoro di tesi prende spunto dalle problematiche riscontrate negli impianti geotermici a condensazione durante l’espansione del vapore in turbina, che si manifestano soprattutto oltre il punto di dew-point. Tali problematiche sono attribuibili all’azione di agenti acidi, il principale responsabile è l’acido cloridrico, che si vengono a generare in presenza di fluido condensato e danno origine a fenomeni corrosivi molto invasivi sia sulle palettature che sulle parti statoriche delle turbine. Ciò implica una frequente sostituzione dei componenti impiantistici che porta inevitabilmente ad elevati costi manutentivi e perdite di produzione durante il periodo di fermo impianto. Inoltre, in siti dove il vapore presenta notevoli concentrazioni di cloruri, per poter limitare la formazione di acidi corrosivi, è necessario effettuare un lavaggio dello stesso con una soluzione di soda caustica a monte impianto per abbattere tali concentrazioni e ciò porta ad una perdita di entalpia specifica del fluido non più sfruttabile in turbina.
Per questo è stata ideata e studiata una possibile soluzione impiantistica a tali problematiche, che prevede un’espansione in turbina geotermica fino al punto di dew-point, evitando così la formazione di condensa e potendo così sfruttare l’eventuale grado di surriscaldamento presente. Successivamente il ciclo prosegue con un ciclo ORC posto in cascata completando così lo sfruttamento della risorsa geotermica, ed usufruendo al contempo dei benefici offerti da un ciclo binario, ovvero maggior portata alla reiniezione e un più efficiente trattamento degli inquinanti.
Il lavoro ha portato a valutare la fattibilità tecnica di tale configurazione impiantistica, che da qui in avanti indicheremo come “ciclo combinato”, su tre differenti siti geotermici (Larderello, Lago e Radicondoli) caratterizzati da vapore surriscaldato ma con proprietà fisico-chimiche differenti tra loro, oltre ad un confronto con gli impianti tradizionalmente utilizzati in Toscana, ed impianti puramente a ciclo binario. Successivamente è stata valutata l’eventuale adattabilità al ciclo in esame delle turbine geotermiche presenti.
A seguito di una prima analisi preliminare dei vari impianti attraverso un foglio di bilancio impostato su Excel, lo studio è stato affinato usufruendo del software Aspen Plus® il quale ha permesso una simulazione più precisa degli impianti tradizionali attualmente presenti, un’ottimizzazione dei parametri caratterizzanti il ciclo combinato in esame e un dimensionamento delle relative sezioni di scambio termico.