Modellazione di un impianto CAES da laboratorio e validazione sperimentale
Creators: name: Bertacchi, Michele
Publisher: name: Scuola Universitaria della Svizzera Italiana (SUPSI)
Year: 2020

description: Con questo progetto di diploma si intende assemblare una linea di carico di un impianto da laboratorio CAES. Si è quindi proceduto allo studio delle principali caratteristiche degli impianti A-CAES e CAES identificandone le differenze e i componenti comuni, per poter infine comprendere e conoscere i principi di funzionamento dell’impianto che verrà costruito in laboratorio. Il lavoro richiesto inizialmente è stato quello di confermare e valutare i componenti proposti nei progetti precedenti. Dopo aver eseguito alcune modifiche sullo schema dell’impianto, l’aggiunta di componenti che permettessero il collegamento al circuito del TES e la sostituzione di elementi che non rispettavano le specifiche minime dell’impianto, si è proceduto all’acquisto del materiale per eseguire il montaggio dell’impianto e alla modifica del modello CAD. Successivamente si è eseguito uno studio approfondito sull’utilizzo di simscape per poter utilizzare al meglio il software. Al contempo si sono approfonditi i dati ricavati nei modelli analitici dei progetti passati per poi confrontarli con il nuovo modello analitico. Appena si sono resi disponibili tutti i componenti ordinati si è proceduto all’assemblaggio dell’impianto. Parallelamente si è generato un modello analitico del sistema per permettere la simulazione e il comportamento dinamico dell’impianto CAES da laboratorio. Confrontati i dati ricavati dal nuovo modello analitico si osserva un riscontro con i valori dei progetti passati, con le temperature dei serbatoi che raggiungono temperature di 89 [°C] e di 45 [°C] una volta arrivati alla soglia dei 30 [bar]. Questi valori corrispondono al caso più pessimistico possibile, quindi risulta esserci una lieve differenza ad esempio per il serbatoio ausiliario di 8 [°C]. È stato quindi, una volta completato l’assemblaggio, testato il circuito di carica del serbatoio ausiliare dell’impianto da laboratorio. Dopo alcune prove di collaudo dell’impianto e il riscontro del corretto funzionamento di tutti i componenti si è proceduto ad eseguire varie sperimentazioni prelevando le misure reali dell’impianto. Dai dati sperimentali si è osservato come il serbatoio ausiliario si riempisse completamente dopo una durata di 8.15 [min], portando la temperatura massima dell’aria interna vicino ai 45 [°C]. Dopo l’osservazione di questi dati si è compreso come nei modelli analitici fosse presente una semplificazione molto drastica. SI è quindi prodotto una seconda versione del modello analitico in modo da confermare la problematica. Infatti, dal secondo modello analitico si è affermato come la resistenza termica utilizzata precedentemente fosse troppo pessimistica, si dovrà in futuro ricavare un valore corretto per tale coefficiente. Infine, si è proceduto ad una simulazione d’analisi dell’impianto completo, facendo espellere dell’aria compressa in ambiente con una portata simile a quella che verrà immessa nel serbatoio principale. Si è riscontrato un corretto funzionamento del compressore, il quale non permette mai alla pressione del sistema di scendere sotto i 27 [bar] (limite per l’apertura della valvola di ritegno). Tuttavia, il tempo di attivazione e spegnimento del compressore risulta essere molto rapido rischiando di superare il limite di accensioni orarie. Si dovrà in futuro studiare il corretto settaggio del compressore per permettere di utilizzare il componente nelle sue condizioni ottimali.