CRITERI DI OTTIMIZZAZIONE DI SISTEMI COGENERATIVI: APPROCCIO MULTIOBIETTIVO
Creators: name: Muccillo, Massimiliano
Publisher: name: Università degli Studi di Napoli Federico II
Year: 2011

description: Il conseguimento di risultati energeticamente “ottimi” mediante il ricorso alla produzione combinata di energia termica ed elettrica costituisce un problema complesso. Non è possibile, infatti, quantificarne i benefici prescindendo da una conoscenza accurata dei carichi dell’utenza in esame. Il numero di variabili che intervengono nel problema è tale, inoltre, da stravolgere completamente i margini di risparmio energetico ed economico al mutare del quadro normativo, tariffario o dello scenario energetico di riferimento. La dipendenza dalla configurazione impiantistica e dalla relativa logica di gestione è altrettanto significativa. Lo studio, ad esempio, ha messo in luce come per una stessa unità cogenerativa il vantaggio energetico globale del sistema può variare nell’intervallo 0÷19%.
Un’analisi di previsione del tipo di quella proposta è fondamentale, quindi, per cercare una soluzione impiantistica (taglia del cogeneratore, schema d’impianto, logica di gestione, taglia dell’eventuale macchina frigorifera ad assorbimento, numero di cogeneratori, etc.) che si avvicini alla soluzione energetica più valida pur garantendo un adeguato profitto. A tal fine, la determinazione delle configurazioni di ottimo è stata perseguita attraverso gli strumenti propri dell’analisi multiobiettivo e ricorrendo, in particolare, all’algoritmo evolutivo di tipo genetico MOGA II implementato nel software di ottimizzazione modeFRONTIER®. Lo studio mostra come la ricerca di configurazioni orientate alla massimizzazione del risparmio energetico complessivo conduce verso risultati peggiorativi per quanto concerne il tempo di ritorno del capitale investito. L’impossibilità di definire un chiaro trade-off fra il Risparmio di Energia Primaria ed il Simple Payback, a conferma della complessità con cui le diverse variabili concorrono a determinare i risultati, ribadisce la sostanziale impossibilità di condurre un’analisi predittiva che prescinda dal ricorso all’ottimizzazione vettoriale.
Il potenziale della produzione combinata di energia termica ed elettrica in termini di risparmio energetico è tale da giustificare le attenzioni rivolte alla tecnologia cogenerativa basata su motori a combustione interna alternativi alimentati a gas naturale. Configurazioni impiantistiche e logiche di gestione dei gruppi come quelle analizzate nel presente lavoro, suscettibili di ulteriore ottimizzazione e affinamento, sono tali da configurare risparmi di energia primaria che si avvicinano al 20% in applicazioni ad utenze del settore ospedaliero. Il risultato è ancora più interessante se si considera che la variabilità dei carichi nel settore civile è spesso tale da inficiare, almeno in parte, i potenziali vantaggi della produzione combinata. 
Per quanto concerne l’utenza dell’Ospedale S.Paolo in esame, ad esempio, particolarmente interessanti potrebbero risultare tutte quelle soluzioni che prevedono il ricorso a tre cogeneratori, caratterizzate da valori del risparmio energetico intorno al 18%, valori di SPB di circa 4 anni e livelli di potenza elettrica erogata compresi nell’intervallo 225÷240 kW per cogeneratore. Queste, infatti, sembrano costituire un valido compromesso in termini di flessibilità di esercizio, semplificazione impiantistica e sicurezza dell’approvvigionamento energetico nell’eventualità di black out elettrici brevi o prolungati.
Una volta individuata la soluzione cercata (taglia e numero di cogeneratori) sulla base di opportuni vincoli decisionali, una serie di analisi supplementari possono essere condotte, ad esempio, in merito alla valutazione delle prestazioni energetiche del sistema a carico parziale, in merito a configurazioni impiantistiche ottimizzate, etc. Lo studio, infatti, mostra come la modellazione termo fluidodinamica monodimensionale dell’intero cogeneratore, comprensivo del circuito di recupero termico, possa costituire un valido strumento di ausilio alla progettazione, permettendo di simulare il comportamento del sistema al variare delle condizioni operative, oppure fornire uno strumento di analisi dei risultati attesi al variare della configurazione impiantistica, in risposta a mutate esigenze dell’utenza, o della logica di esercizio del sistema (es. modalità di esercizio heat tracking).