LCOL degli impianti nello scenario 9 (40 bar – 6 bar)

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I risultati sono rappresentati graficamente nelle figure 6.12, 6.13 e 6.14.

FIGURA 6.12:LCOL DEI CINQUE IMPIANTI NELLO SCENARIO 7(40 BAR –1,5 BAR)

FIGURA 6.13:LCOL DEI CINQUE IMPIANTI NELLO SCENARIO 8(40 BAR –4 BAR)

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In tutti gli scenari non si evidenziano differenze sostanziali tra i LCOL dei diversi impianti, i quali differiscono l’uno dall’altro al massimo di 2 c€. Inoltre, la maggiore pressione al serbatoio di GNL non comporta particolari benefici in termini di LCOL. Si evidenzia la notevole sensibilità dei LCOL rispetto al costo del gas naturale. Come previsto, l’LCOL cresce sempre all’aumentare del costo del gas naturale. Infatti, se il costo della materia prima aumenta è necessario alzare il prezzo della vendita del GNL affinché si possa rientrare nelle spese dell’investimento.

Una particolarità da evidenziare riguarda il processo con chiller pre-compressori. Negli scenari 4, 5, 8 e 9 il maggiore investimento iniziale dovuto all’impiego di chiller e shell&tube non è compensato da una sufficiente efficienza del sistema. In questi casi, infatti, il raffreddamento del gas prima della compressione fa diminuire il calore disponibile per il recupero, non permettendo di impiegare il chiller al massimo delle sue potenzialità. Ciò si riflette in costi operativi non sufficientemente bassi da compensare il maggiore investimento iniziale.

Nello scenario 7 si ha, al contrario, l’effetto opposto: la configurazione trovata per il processo con chiller pre-compressori garantisce il minore LCOL per ogni costo del gas naturale.

Gli LCOL calcolati risultano in linea con il prezzo attuale del GNL, come si può notare dagli andamenti del prezzo del GNL nel mercato europeo. La fattibilità economica dell’investimento dipende dal confronto tra l’LCOL dell’impianto di micro-liquefazione e dal prezzo del GNL acquistabile da fonti di approvvigionamento tradizionali. Su quest’ultimo incidono molto i costi di trasporto, in quanto il GNL è accumulato presso i grandi centri di rigassificazione costieri, i quali possono trovarsi a grande distanza dall’utenza finale. La convenienza economica degli impianti di micro-liquefazione, dunque, è strettamente legata alla vicinanza delle utenze, che consente di contenere i costi di trasporto e di entrare nel mercato del GNL con un prezzo concorrenziale, e alla possibilità di valorizzare produzioni locali di biometano e riserve marginali di gas.

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7. Conclusioni

L’obbiettivo della tesi era quello di valutare l’impiego di impianti a refrigerante interno per la micro-liquefazione di metano da un punto di vista energetico ed economico. In particolare, si era interessati a elaborare nuove soluzioni impiantistiche e a studiarne le prestazioni. L’interesse verso la micro-liquefazione del gas naturale nasce in seguito alla crescita della domanda di GNL per usi innovativi e al costo elevato dell’approvvigionamento di GNL dai grandi accumuli costieri.

Dall’analisi termodinamica si è giunti alle seguenti conclusioni:

• I cinque processi elaborati sono stati simulati nel caso di gas in ingresso di 1,5 bar e pressione del serbatoio di GNL di 1,5 bar. I processi con doppio espansore e con valvola secondaria presentano consumi di 0,96 e 0,97 kWh/kg rispettivamente. I processi con chiller e recupero termico dal gas compresso raggiungono i consumi più bassi: 0,87 kWh/kg per i processi con chiller pre-coldbox e chiller pre-compressori; 0,80 kWh/kg per il processo con chiller pre-coldbox&compressori.

• Variando le pressioni di ingresso e di uscita, si è verificato che i consumi specifici diminuiscono sempre all’aumentare della pressione al serbatoio di GNL e della pressione del gas in ingresso. Il processo più performante, ovvero quello con chiller pre- coldbox&compressori, presenta un consumo di 0,54 kWh/kg nello scenario “intermedio” (pin = 15 bar, pout = 4 bar) e di 0,44 kWh/kg nello scenario “favorevole” (pin = 40 bar, pout = 6 bar).

• Dalla simulazione del processo con chiller pre-coldbox&compressori in tre scenari significativi, è risultato che il recupero termico dai fumi della microturbina permette di ridurre il consumo specifico solo nello scenario “intermedio” (pin = 15 bar, pout = 4 bar), da 0,54 a 0,52 kWh/kg, sfruttando al massimo l’effetto refrigerante del chiller.

Dall’analisi economica si è giunti alle seguenti conclusioni:

• I costi d’impianto delle diverse soluzioni considerate variano tra 1,6E+0,6 e 1,8E+06 negli scenari con pin = 1,5 bar, tra 1,3E+06 e 1,7E+06 € negli scenari con pin = 15 bar, tra 1,1E+06 e 1,4E+06 negli scenari con pin = 40 bar.

• Considerando il costo del gas naturale pari a 0,31 €/kg, il LCOL degli impianti è risultato compreso tra 0,42 e 0,43 €/kg negli scenari con pin = 1,5 bar, tra 0,39 e 0,42 €/kg negli scenari con pin = 15 bar, tra 0,38 e 0,41 €/kg negli scenari con pin = 40 bar.

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Lo studio svolto presenta possibili sviluppi futuri. Il confronto tra gli impianti potrebbe essere esteso a parametri come flessibilità, affidabilità, controllo, manutenzione e gestione operativa; l’analisi economica potrebbe essere raffinata, utilizzando un metodo di stima dei costi più accurato; si potrebbe realizzare uno studio off-design degli impianti considerando le diverse condizioni stagionali; infine, elaborando ulteriori schemi d’impianto si potrebbe arrivare alla definizione di soluzioni ancora più efficienti.

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Ringraziamenti

Ringrazio, anzitutto, i miei relatori Prof. Romano Giglioli, Ing. Andrea Baccioli e Ing. Gianluca Pasini per aver messo il loro tempo e la loro preziosa esperienza a mia disposizione durante tutto il periodo di stesura della tesi.

Ringrazio mamma e babbo per avermi regalato la possibilità di studiare e avermi insegnato la libertà, nella vita e nella mente. Cose del genere non ce le diciamo mai. Per questo, quando lo facciamo, valgono doppio.

Ringrazio Vittoria che, senza inutili giri di parole, è senza dubbio la persona più bella del mondo. Insieme possiamo tornare bambini ogni volta che vogliamo.

Ringrazio i miei più cari amici, Alessio, Alessio e Giuseppe, con quali condivido questa lunga rincorsa prima del tuffo nella vita vera. Tranquilli, sopravviveremo e nuoteremo insieme a lungo.

Ringrazio Federico, mio collega, socio e amico, per tutte le spinte che mi ha dato e per la sua innata capacità di sdrammatizzare. Alla fine del viaggio rimangono le persone che hai incontrato.

Infine, dedico questo traguardo a nonna Mimma. Quanto avresti pianto e quanto avresti riso oggi. Riesco a immaginarlo ed è così reale che non puoi che esserci veramente.