Progettazione tecnico-economica di un impianto cogenerativo in ambito industriale

Abstract

La cogenerazione è una tecnologia che consente la produzione simultanea di energia elettrica e calore da un unico processo, permettendo l’aumento dell’efficienza del sistema e il conseguente miglioramento delle prestazioni economiche e ambientali. È per questo motivo che, in un contesto come quello attuale, caratterizzato dall’urgente necessità di diminuire le emissioni di gas inquinanti e dalla volatilità del mercato dell’energia legata a questioni geopolitiche, gli impianti a CHP sono sempre più diffusi. La convenienza di un impianto a cogenerazione deve essere però valutata caso per caso in base al contesto e alle richieste dell’utenza. Il presente lavoro si pone quindi l’obiettivo di realizzare un’analisi multidisciplinare volta alla determinazione dei parametri progettuali che definiscono le unità a cogenerazione. Un’approfondita literature review e lo studio di un impianto tramite un programma di calcolo in linguaggio Python hanno permesso di studiare l’andamento dei principali indici d’investimento al variare delle dimensioni dell’impianto, delle condizioni ambientali e dei prezzi dell’energia. In conclusione è stata restituita un’immagine del comportamento delle unità a CHP e si è discusso delle condizioni che devono essere verificate affinché esse risultino vantaggiose rispetto ai tradizionali metodi di generazione di energia elettrica e termica.

Cogeneration is a technology that allows the simultaneous production of electricity and heat from a single process, thereby enhancing the system’s efficiency and improving its economic and environmental performances. Nowadays, this has become particularly relevant in a context characterized by the urgent need for reducing pollutant gas emissions and the volatility of energy markets driven by geopolitical factors. This has led to the increasing adoption of CHP (Combined Heat and Power) systems. However, the feasibility of a cogeneration plant must be assessed on a case-by-case basis, depending on the specific context and user requirements. This study aims at conducing a multidisciplinary analysis to identify design parameters defining cogeneration units. The behaviour of key investment indices has been examined as a function of plant size, environmental conditions, and energy prices through a comprehensive literature review and the analysis of a plant model implemented in Python. In conclusion, the study provides insights into the performance of CHP units and discusses the conditions under which they can be more advantageous than traditional methods of electricity and heat production.