Sia lo sviluppo sostenibile della risorsa geotermica ad alta e media entalpia che le direttive riportate nel recente D.M. del 5 luglio 2012 relative alla produzione elettrica da risorse rinnovabili, incentivano lo sviluppo e l’utilizzo di impianti di piccola taglia (< 1MWe) che abbiano bassissimo impatto ambientale. Questo scenario indirizza la ricerca industriale verso la messa a punto di tecnologie binarie che, seppure già ampiamente disponibili sul mercato, sono caratterizzate da basse efficienze di conversione energetica (incluse fra il 5.0% ed il 16%) ed elevati costi di installazione.
La tecnologia “Organic Rankine Cycle” (ORC), appartenente alla categoria delle cosiddette Thermally Activated Technolgy (TAT), cioè tecnologie alimentate a energia termica, è tutt’oggi considerata la tecnologia più adatta alla produzione di energia elettrica da sorgenti termiche a bassa-media temperatura come reflui termici e fonti rinnovabili.
La tecnologia ORC ha una spiccata propensione di integrazione in impianti poligenerativi, ossia in regime di funzionamento di produzione simultanea di vettori materiali ed energetici di diversa natura.
In particolare, i prodotti che possono interessare le esigenze di un contesto urbano sono per lo più rappresentate da energia termica e frigorifera per il condizionamento degli ambienti, vettorizzate attraverso rete termica, nonché acqua potabile per dissalazione dell’acqua di mare.
L’obiettivo di ricerca rientra proprio in tal proposito, cioè nello sviluppo e utilizzazione di un impianto poligenerativo di piccola taglia alimentato ad energia geotermica basati sulla tecnologia ORC; nello specifico sarà costituito da tre fasi specifiche da sviluppare congiuntamente. Il primo aspetto riguarda la progettazione di un impianto poligenerativo di media scala per la produzione combinata di energia termica e frigorifera e la produzione di acqua dissalata; in particolare, lo studio di fattibilità ha il fine ultimo di caratterizzare il funzionamento termodinamico e le prospettive economiche dell’impianto una volta connesso ad una rete di teleriscaldamento/teleraffrescamento di quartiere e asservito quindi al condizionamento degli ambienti. Altro aspetto dellOR1 riguarda la progettazione e sperimentazione di uno scambiatore di calore in materiale non convenzionale di piccola taglia da utilizzarsi come evaporatore in un eventuale impianto dimostrativo a tecnologia ORC. Infine l’ultimo aspetto riguarda la progettazione di tecniche di trattamento del fluido geotermico; la tecnologia ORC infatti è stata poco analizzata in particolari condizioni operative, ad esempio in presenza di fluidi geotermici ad alta entalpia e/o in presenza di elevati contenuti di sali (come quelli che caratterizzano l’area geotermica campana) e/o di frazioni elevate di gas non condensabili (come fluidi che caratterizzano l’area geotermica toscana). L’impiego di ORC richiede, quindi, anche la messa a punto di tecniche di trattamento del fluido geotermico prima del suo ingresso nell’impianto al fine di poter utilizzare materiali non convenzionali per ridurre i già elevati costi di investimento e di manutenzione dell’impianto di generazione.
