Modellizzazione dettagliata di un'unità elettrificata di reforming del metano e sua implementazione in un'analisi di fattibilità per la decarbonizzazione del settore marittimo
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Autore
Moriggi, Stefano <2000>
Data
2024-07-19Disponibile dal
2024-08-15Abstract
La domanda di nuove tecnologie per la decarbonizzazione è cresciuta
significativamente negli ultimi anni, principalmente a causa del cambiamento
climatico e delle successive indicazioni normative imposte da varie autorità,
inclusa l’Unione Europea.
Questo rappresenta la base da cui origina il presente lavoro. Nello specifico,
il contesto oggetto dello studio è relativo alla decarbonizzazione di una
nave da crociera mediante l’uso di celle a combustibile a carbonati fusi, tecnologia
in grado di produrre energia ausiliaria e contestualmente catturare
la CO2 emessa dai fumi dei motori di propulsione, consentendo di rispettare
le normative ambientali di prossima attuazione.
La soluzione impiantistica proposta è ispirata al know-how del gruppo di
ricerca PERT dell’Università di Genova, sviluppata concettualmente in seno
al progetto NEST -“Network 4 Energy Sustainable Transition” - del PNRR
e applicata a una specifica integrazione a bordo nel progetto CO2-STOP
finanziato da FINCANTIERI.
Una dettagliata ricerca bibliografica sui sistemi di produzione di idrogeno
e l’analisi di processo sviluppata grazie a simulazioni di impianto condotte
con il software DWSIM hanno suggerito l’impiego di uno steam-reformer
elettrificato quale soluzione più promettente per la produzione a bordo dell’idrogeno
necessario come combustibile delle celle.
Per questo motivo nell’ambito della tesi si è sviluppato, in collaborazione
con l’azienda Ecospray Technologies ed ENEA, un modello dettagliato di tale
reattore, basato su bilanci locali di materia ed energia e implementato in un
codice di calcolo in grado di fornire la mappatura dei principali parametri
chimico-fisici caratterizzanti il suo funzionamento.
Lo strumento sarà utilizzato come strumento di progettazione del reattore
per ottimizzarne la sua integrazione a bordo nave nell’innovativo contesto
applicativo descritto. The demand for new technologies for decarbonization has significantly
increased in recent years, primarily due to climate change and subsequent
regulatory guidelines imposed by various authorities, including the European
Union. This forms the basis of the present work. Specifically, the context
of the study pertains to the decarbonization of a cruise ship using molten
carbonate fuel cells, a technology capable of producing auxiliary power while
simultaneously capturing CO2 emitted from the exhaust gases of propulsion
engines, thereby complying with upcoming environmental regulations.
The proposed plant solution is inspired by the know-how of the PERT
research group from the University of Genoa, conceptually developed within
the NEST - ”Network 4 Energy Sustainable Transition” project of the PNRR
and applied to a specific on-board integration in the CO2-STOP project
funded by FINCANTIERI.
A detailed literature review on hydrogen production systems and the process
analysis developed through plant simulations conducted with DWSIM
software suggested the use of an electrified steam reformer as the most
promising solution for on-board hydrogen production needed as fuel for the
cells.
For this reason, a detailed model of this reactor was developed as part
of the thesis, in collaboration with the company Ecospray Technologies and
ENEA, based on local material and energy balances and implemented in
a calculation code capable of providing the mapping of the main physicochemical
parameters characterizing its operation. The tool will be used as
a reactor design tool to optimize its integration on board the ship in the
innovative application context described.
Tipo
info:eu-repo/semantics/masterThesisCollezioni
- Laurea Magistrale [4321]