Modellazione dinamica di sistemi per il recupero termico di sorgenti a bassa entalpia

Negli ultimi anni, a causa delle sempre maggiori preoccupazioni per l’impatto ambientale e la reperibilità dei combustibili fossili, è andato aumentando l’interesse per l’efficientamento energetico e i sistemi a fonte rinnovabile. I sistemi ORC (Organic Rankine Cycle), in particolare, emergono in questo contesto come una delle tecnologie più mature per il recupero di calore da sorgenti a bassa entalpia. Questo elaborato di tesi si colloca nella campagna di studio in corso presso il laboratorio DIN dell’Università di Bologna, dove è stato installato un banco prova ORC sperimentale di piccola taglia (la potenza elettrica nominale è pari a 3 kW, con un rendimento termodinamico del 10%). Si sono voluti approfondire in particolare gli aspetti legati al comportamento dinamico e al controllo di questi sistemi, con l’obiettivo di migliorare un modello dell’impianto di laboratorio realizzato in un precedente lavoro di tesi. L’analisi dinamica, una volta che un sistema è stato dimensionato e caratterizzato dal punto di vista termodinamico, risulta un elemento fondamentale per prevedere il comportamento in condizioni diverse da quelle di progetto e per studiare la logica di controllo più adeguata. Naturalmente questo richiede la costruzione di modelli più accurati, in grado di tenere conto anche delle inerzie dei vari componenti. La prima parte dell’elaborato riporta i principali risultati emersi dallo studio della letteratura, in cui si sono indagati sia gli aspetti matematici che quelli legati alla regolazione. La seconda parte è dedicata invece alle prove fatte per estendere la validazione di un modello realizzato in precedenza in ambiente AMESim. Oltre a testare il modello in diverse configurazioni riconducibili a prove sperimentali realizzate in laboratorio si è usato lo strumento informatico per simulare una logica di controllo automatico, di cui il banco prova è attualmente sprovvisto.