Negli ultimi decenni è stata dedicata una grande attenzione alle tecnologie che utilizzano fonti di energia rinnovabili. Ciò è dovuto alla maggiore consapevolezza riguardo alle emissioni di gas serra e ai limiti della disponibilità e affidabilità future dei sistemi basati su fonti fossili. L'energia rinnovabile può essere considerata come gratuita, semi-infinita e pulita; tuttavia, alcuni svantaggi devono essere tenuti in considerazione. La necessitá di adempiere ala domanda istantanea di elettricità e all'utilizzo come carburante per i trasporti rappresentano alcune delle piú importanti sfide che devono essere affrontate dalle fonti di energia rinnovabili. L'energia solare ed eolica, ad esempio, sono caratterizzate da una forte variabilità, che le rende incapaci di soddisfare istantaneamente la domanda di energia. Pertanto risulta fondamentale l’integrazione di un accumulo di energia per gestire il bilancio tra domanda e produzione. Il presente studio è dedicato alla progettazione e all'analisi di un sistema integrato per la produzione di combustibili sintetici come mezzo per l’accumulo di energia generata attraverso fonti rinnovabili. Il sistema proposto integra un elettrolizzatore ad ossidi solidi, un gassificatore a letto trascinato e la sintesi di Fischer-Tropsch. Il principale prodotto del sistema è il diesel di sintesi via Fischer-Tropsch, prodotto da vapore, CO2 e diverse risorse rinnovabili, ossia biomassa lignocellulosica ed elettricità generata da sistemi fotovoltaici ed eolici. Questo approccio presenta il vantaggio di accumulare, sotto forma di energia chimica dei combustibili idrocarburici, l'energia elettrica in eccesso proveniente dalle tecnologie a fonti rinnovabili, per un ulteriore utilizzo durante le ore di picco della domanda di energia. Inoltre, l'utilizzo di questi combustibili sintetici si traduce in un aumento della quota di energia da fonti rinnovabili nel sistema di trasporto. Nello stesso tempo vengono sfruttate tecnologie di distribuzione e conversione esistenti che presentano ancora buone efficienze operative. Il sistema proposto viene analizzato da diversi punti di vista, quali quello termodinamico, economico e ambientale. Questo studio include diversi aspetti della ricerca contemporanea, dalla ricerca della condizione operativa ottimale dei sottosistemi per produzione di syngas alla valutazione del potenziale teorico di sistemi integrati in diverse località.

Design and analysis of solid oxide electrolysis-based systems for synthetic liquid fuels production / Samavati, Mahrokh. - (2018 Jun 08). [10.6092/polito/porto/2709592]

Design and analysis of solid oxide electrolysis-based systems for synthetic liquid fuels production

SAMAVATI, MAHROKH
2018

Abstract

Negli ultimi decenni è stata dedicata una grande attenzione alle tecnologie che utilizzano fonti di energia rinnovabili. Ciò è dovuto alla maggiore consapevolezza riguardo alle emissioni di gas serra e ai limiti della disponibilità e affidabilità future dei sistemi basati su fonti fossili. L'energia rinnovabile può essere considerata come gratuita, semi-infinita e pulita; tuttavia, alcuni svantaggi devono essere tenuti in considerazione. La necessitá di adempiere ala domanda istantanea di elettricità e all'utilizzo come carburante per i trasporti rappresentano alcune delle piú importanti sfide che devono essere affrontate dalle fonti di energia rinnovabili. L'energia solare ed eolica, ad esempio, sono caratterizzate da una forte variabilità, che le rende incapaci di soddisfare istantaneamente la domanda di energia. Pertanto risulta fondamentale l’integrazione di un accumulo di energia per gestire il bilancio tra domanda e produzione. Il presente studio è dedicato alla progettazione e all'analisi di un sistema integrato per la produzione di combustibili sintetici come mezzo per l’accumulo di energia generata attraverso fonti rinnovabili. Il sistema proposto integra un elettrolizzatore ad ossidi solidi, un gassificatore a letto trascinato e la sintesi di Fischer-Tropsch. Il principale prodotto del sistema è il diesel di sintesi via Fischer-Tropsch, prodotto da vapore, CO2 e diverse risorse rinnovabili, ossia biomassa lignocellulosica ed elettricità generata da sistemi fotovoltaici ed eolici. Questo approccio presenta il vantaggio di accumulare, sotto forma di energia chimica dei combustibili idrocarburici, l'energia elettrica in eccesso proveniente dalle tecnologie a fonti rinnovabili, per un ulteriore utilizzo durante le ore di picco della domanda di energia. Inoltre, l'utilizzo di questi combustibili sintetici si traduce in un aumento della quota di energia da fonti rinnovabili nel sistema di trasporto. Nello stesso tempo vengono sfruttate tecnologie di distribuzione e conversione esistenti che presentano ancora buone efficienze operative. Il sistema proposto viene analizzato da diversi punti di vista, quali quello termodinamico, economico e ambientale. Questo studio include diversi aspetti della ricerca contemporanea, dalla ricerca della condizione operativa ottimale dei sottosistemi per produzione di syngas alla valutazione del potenziale teorico di sistemi integrati in diverse località.
8-giu-2018
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