Studio di fattibilità tecnico-economica per la realizzazione di un turboespansore al fine della riduzione delle emissioni di CO₂ negli impianti REMI

Abstract

La tesi in oggetto intende indagare la possibilità di turboespandere il gas naturale, all’interno di una specifica cabina REMI nella provincia di Genova, al fine di ridurre le emissioni di inquinanti. Lo studio è stato attuato modellizzando e simulando diverse soluzioni mediante codici appositamente sviluppati. Il primo passo è stato la stima delle portate transitanti e il loro andamento orario dopo il passaggio dell’impianto da peak load a base load, mediante un’analisi comparativa con quelle di altre strutture. Successivamente sono stati creati i modelli termodinamici delle diverse configurazioni mediante la libreria open-source CoolProp, approfondendo le diverse possibilità riguardo il preriscaldo e le altre scelte impiantistiche per le opzioni più rilevanti. Dopodiché è stata condotta un’analisi economica di primo livello con costi fissi ricavati da stime fornite da personale esperto, altre valutazioni di fattibilità [1] oppure funzioni di costo ottenute da siti di produttori specializzati, e costi variabili stimati a partire dai valori del GME [2]. Infine, sono stati confrontati i risultati delle diverse fasi dello studio per individuare la migliore configurazione d’impianto.

This thesis aims to investigate the possibility of turboexpanding natural gas within a specific REMI cabin in the province of Genoa in order to reduce pollutant emissions. The study was carried out by modeling and simulating different solutions using specially developed codes. The first step was to estimate the flow rates and their hourly trends after the plant switched from peak load to base load, using a comparative analysis with those of other structures. Subsequently, thermodynamic models of the different configurations were created using the open-source CoolProp library, exploring the various possibilities regarding preheating and other plant design choices for the most relevant options. After that, a first-level economic analysis was conducted with fixed costs derived from estimates provided by expert personnel, other feasibility assessments [1] or cost functions obtained from specialized manufacturer websites, and variable costs estimated from GME values [2]. Finally, the results of the different phases of the study were compared to identify the best plant configuration.