Page 34 - Impiantistica Industriale - Maggio/Giugno 2017

ture criogeniche e con una prevalenza superiore a
100 bar; diversi produttori di macchine fornisco-
no pompe referenziate per le condizioni operative
dell’ORC studiato.
L’espansore ORC è il componente chiave del ciclo
e la scelta della sua architettura non è univoca:
• La turbina centripeta è un componente piut-
tosto comune in questo tipo di applicazioni.
Tali turbine sono idonee a fluidi bi-fasici, ma vi
sono più difficoltà nella realizzazione di un’e-
Fig. 7 - Schema concettuale di un ciclo ORC spansione a più stadi.
• Le turbine assiali sono idonee per espansioni
con elevati rapporti di volume; si tratta della
tecnologia più comune negli ORC, ma non
sono referenziate per applicazioni criogeniche.
• Le turbine radiali possono gestire rapporti di
volume molto elevati con un design compatto
ed efficienze elevate, ma non sono referenzia-
te per applicazioni criogeniche.
Gli espansori volumetrici non sono in grado di com-
petere con le turbine in termini di efficienza per le
condizioni operative considerate.
Per quanto riguarda gli scambiatori di calore, la
scelta si orienta verso scambiatori di calore a fascio
tubiero per la parte più calda, e a circuito stampato
(PCHE) per la parte criogenica.

Aspetti rilevanti
Per un singolo livello di pressione, è stato valutato
il bilancio di energia elettrica per i diversi fluidi di
esercizio. Il diagramma in figura 8 ne riporta i ri-
Fig. 8 - ORC a singolo livello di pressione: bilancio di energia con diversi fluidi di lavoro
sultati.
Con un singolo livello di pressione e i fluidi di eser-
cizio valutati, il consumo di energia si mantiene su-
periore alla produzione, pertanto la linea surplus/
deficit, illustrata in blu rimane al di sotto della linea
di bilanciamento elettrico tra produzione e consu-
mi: è ancora necessario importare energia elettrica
per l’impianto di Rigassificazione del GNL.
Gli schemi di processo studiati per l’ORC (due livel-
li di pressione e a cascata) mostrano un notevole
miglioramento in termini di bilancio elettrico dell’im-
pianto di Rigassificazione del GNL.

Risultati

Indici di prestazioni
Fig. 9 - ORC a due livelli di pressione: energia a confronto con il fluido di lavoro (Le frecce
indicano l’aumento di potenza elettrica prodotta rispetto al singolo livello di pressione) Per misurare l’efficienza delle tecnologie sono stati
stabiliti due indici di prestazioni:
Lo schema concettuale di un ORC è presentato • SCF (Specific Fuel Consumption - Consumo
nella figura 7. specifico di combustibile), espresso come il
rapporto fra il consumo di gas naturale equi-
valente (GN) ed il GNL rigassificato [kg /ton-
NG
Apparecchiature: potenziali criticità s LNG ], che dovrebbe tendere a zero.
Le apparecchiature principali degli ORC sono la • FCS (Fuel Consumption Saving - Risparmio
pompa, l’espansore e gli scambiatori di calore. del consumo di combustibile), definito come
La pompa dell’ORC studiato funziona a tempera- il rapporto fra i consumi di combustibile speci-

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