Confronto tecnico-economico delle soluzioni

Può essere interessante fare un confronto del costo di produzione dell’acqua dissalata che è stato ottenuto nelle varie ottimizzazioni eseguite. Dunque nella tabella 4.21 vengono riportati i costi ottenuti nei diversi casi.

Poiché in quasi tutti i test il tasso di soddisfazione è inferiore al 100%, per giungere alla totale copertura del carico idrico deve essere importata nell’isola una certa quantità d’acqua. Considerando che il costo dell’acqua importata all’interno di serbatoi è di circa 5 €/m³, oltre al costo di produzione dell’acqua viene calcolato anche il costo medio dovuto alla sua produzione ed importazione. L’equazione utilizzata per il calcolo di tale costo è:

𝐶_{𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜} = 𝐶_{𝑝𝑟𝑜𝑑}∙ 𝐹_𝑑𝑠+ 𝐶_{𝑖𝑚𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑡𝑎}∙ (1 − 𝐹_𝑑𝑠)

• Cprod è il costo di produzione dell’acqua;

• Cimportata è il costo dell’acqua che viene importata;

• Cmedio è il costo medio tra il costo di produzione e il costo dell’acqua importata; • Fds è il tasso di soddisfazione del carico idrico mediante l’impianto di dissalazione.

Ottimizzazione della configurazione d’impianto di sola desalinizzazione

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Tabella 4.25. Tabella riassuntiva dei costi

Test Fds [%] Cprod [€/m³] Cmedio [€/m³]

Configurazione base 94 1.91 2.10 Test n°1 94 1.88 2.07 Test n°2 94 1.91 2.10 Test n°3 94 1.93 2.11 Test n°4 100 1.86 1.86 Test n°5 89.93 2.35 2.62 Test n°6 94 6.11 6.04 Test n°7 94 5.22 5.21 Test n°8 94 2.39 2.55 Test n°9 93 2.26 2.45 Test n°10 93.87 2.66 2.80

Come si può osservare dalla tabella il valore minimo del costo medio viene ottenuto nel test n°4, in cui il volume del serbatoio è di 56791 m³, il quale è molto elevato e ciò permette di ottenere la completa soddisfazione della domanda di acqua senza la necessità di importare la risorsa. Infatti, poiché il costo per l’importazione dell’acqua è abbastanza più elevato rispetto al costo di dissalazione, il fatto di ottenere con l’impianto di desalinizzazione una soddisfazione completa del carico idrico permette di mantenere più basso il costo medio, rendendo tale configurazione più vantaggiosa dal punto di vista economico.

Nel test n°1 si ottiene un costo di produzione un po’ più elevato rispetto a quello del test n°4, ma il tasso di soddisfazione del carico idrico non è totale ma del 94%. Proprio a causa della non completa copertura della domanda di acqua è necessario importare una certa quantità della risorsa ad un prezzo più elevato, pertanto il costo medio diventa maggiore.

Nei test n°6 e n°7 in cui il costo d’investimento del serbatoio è stato aumentato di due ordini di grandezza, il costo di produzione dell’acqua è maggiore del costo d’importazione della risorsa perciò in questi casi la realizzazione di un tale impianto di dissalazione non risulterebbe essere conveniente dal punto di vista economico.

Dunque le configurazioni più vantaggiose sono quelle del test n°1 e del test n°4. Nel test n°1 il costo medio dell’acqua è più elevato di quello del test n°4 a causa della non completa copertura della domanda, che rende necessaria l’importazione della risorsa. D’altra parte nel test n°4 il volume del serbatoio è molto elevato, mentre nel test n°1 è più contenuto, cosa più vantaggiosa se si considera che maggiore è il volume del serbatoio maggiore è lo spazio richiesto per la sua installazione. Pertanto potrebbe essere preferibile installare un serbatoio di dimensioni più contenute. Poiché è difficile stabilire quale tra le due soluzioni sia migliore, viene effettuato un confronto di tipo tecnico-economico.

Capitolo IV

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Le taglie dei componenti dell’impianto delle due configurazioni vengono riportate nella tabella 4.22. Si vede che l’unica variazione tra i due casi riguarda il volume del serbatoio di stoccaggio dell’acqua: nel test n°4 il serbatoio è circa tre volte maggiore rispetto a quello del test n°1.

Tabella 4.26. Taglie dei componenti d'impianto

Parametro di progetto Test n°1 Test n°4 Potenza imp. Eolico [kW] 800 800 Potenza imp. Fotovoltaico [kW] 758 758 Potenza imp. Desalinizzazione [kW] 636 636 Volume del serbatoio [m³] 19400 56800

Capacità batterie [kWh] 5000 5000

Tabella 4.27. Indici tecno-economici dell'impianto

Parametro Test n°1 Test n°4 Tasso di copertura della domanda idrica [%] 94 100 Percentuale di energia rigettata [%] 53.9 50.1 Tasso di contribuzione della batteria

alla fornitura di energia per il dissalatore [%] ^{6.9 7.3} Fattore di capacità dell'impianto fotovoltaico [%] 13.6 14 Fattore di capacità dell'impianto eolico [%] 14.8 16.8 Quantità di acqua prodotta [m³/anno] 535,356 570,961 Costo d'investimento [€] 7,980,663 8,397,325 Costi operativi e di manutenzione [€/anno] 363,259 384,622 Costo annuale dell'impianto [€/anno] 1,003,648 1,058,445 Costo di produzione dell'acqua [€/m³] 1.88 1.86

Costo medio [€/m³] 2.07 1.86

Nella tabella 4.23 vengono riportati i principali indici tecnico-economici sulla base dei quali vengono confrontate le due configurazioni d’impianto. Come già era stato detto nel test n°4 si riesce a soddisfare completamente la richiesta d’acqua grazie all’elevato volume del serbatoio, il quale permette di ridurre anche la percentuale di energia rigettata, perché viene consumata più energia per riempire nuovamente il serbatoio dopo che è stato svuotato.

Per quanto riguarda l’autonomia dell’impianto di dissalazione, nel test n°1 essa è pari a 4.5 giorni di agosto, mentre nel test n°4, essendo il volume del serbatoio assai maggiore, risulta essere pari a 13 giorni di agosto.

I fattori di capacità dell’impianto eolico e fotovoltaico relativi al test n°4 sono leggermente più alti, data la minore quantità di energia dissipata, tuttavia non variano in modo significativo rispetto a quelli del test n°1.

Ottimizzazione della configurazione d’impianto di sola desalinizzazione

125 Dato il maggiore volume del serbatoio il costo d’investimento di tutto l’impianto è più elevato nel test n°4, ma, poiché il volume d’acqua dissalata è maggiore, il costo di produzione è più basso. Sebbene il costo di produzione dell’acqua dissalata non sia poi così diverso nei due casi, i costi medi differiscono di circa 0.20 €. Il costo medio più elevato è quello relativo al test n°1 perché il tasso di soddisfazione del carico idrico è più basso e ciò richiede l’importazione di una certa quantità d’acqua, che presenta un costo abbastanza più elevato.

Il costo di tutto l’impianto sostenuto in un anno di esercizio viene calcolato mediante la relazione:

𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑎𝑛𝑛𝑢𝑜 = 𝐼𝐶_𝑡𝑜𝑡∙ ^𝑟

1 − (1 + 𝑟)−𝑛+ 𝑂𝑀_𝑡𝑜𝑡

Per la configurazione relativa al test n°4 il costo che viene sostenuto in un anno è più elevato di quello del test n°1 di 54797 €.

In conclusione nei due casi riportati i risultati in termini di costo non sono molto diversi tra loro, tuttavia potrebbe essere preferibile installare un serbatoio di dimensioni più contenute, perché richiede meno spazio e presenta un minor impatto visivo. È importante tener conto anche di questi fattori dal momento che il luogo di installazione dell’impianto studiato è un’isola della Grecia, dove è presente molto turismo, perciò un serbatoio troppo grande potrebbe deturpare il paesaggio. Infine considerando la configurazione d’impianto relativa al test n°1 si consegue un costo d’investimento più basso ed i risultati ottenuti sono comunque buoni.

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Capitolo

V

Ottimizzazione della configurazione

d’impianto di desalinizzazione e fornitura di

energia elettrica

In questo capitolo viene descritta l’ottimizzazione della configurazione d’impianto in cui l’energia elettrica prodotta è usata sia per dissalare l’acqua di mare, sia per soddisfare il fabbisogno elettrico degli abitanti dell’isola in cui è installato tale impianto. Vengono quindi discussi i risultati ottenuti e confrontati con la configurazione d’impianto del capitolo precedente, al fine di comprendere quale delle due configurazioni possa essere più conveniente dal punto di vita tecnico-economico.