Introduzione

L’invenzione prevede l’impiego di una miscela a base CO2 per produzione di potenza. Grazie all’aggiunta di composti termo-chimicamente stabili è possibile raggiungere temperature massime di ciclo superiori ai cicli ORC (Organic Rankine Cycle). La miscela è caratterizzata dall’aver temperatura critica superiore a quella della CO2, ciò permette di ottenere prestazioni superiori ai cicli a CO2 supercritica (S-CO2).

Caratteristiche Tecniche

L’invenzione riguarda miscele di CO2 con uno o più composti selezionati nel gruppo che comprende TiCl4, TiBr4, SnCl4, SnBr4, VCl4, VBr4, GeCl4 e carbonili metallici per applicazioni nel settore della produzione di potenza elettrica e/o termica. Il composto aggiuntivo è presente nella miscela con una concentrazione compresa tra 1 e 30% molare. L’aggiunta consente di avere una miscela con temperatura critica superiore a quella della CO2, ottenendo così un fluido liquido fino a 40 – 50 °C e termodinamicamente stabile a temperature di 400°C o superiori senza alterazioni significative e senza originare prodotti di degradazione indesiderati. Tipicamente, il recupero di energia termica da sorgenti di calore a temperatura limitata, è affidata ai cicli ORC, i quali hanno temperature massime di esercizio inferiori a 300-350 °C a causa della degradazione termica alla quale sono soggetti i fluidi organici. Le taglie tipiche sono da decine di kW a decine di MW. Per potenze superiori generalmente sono preferiti impianti a vapore d’acqua. Per sorgenti di calore a temperatura elevata, ma con taglie inferiori alla decina di MW, gli impianti a vapore non garantiscono buone prestazioni. Una soluzione è individuata dai cicli a CO2 supercritica. L’invenzione, che prevede di miscelare opportune sostanze alla CO2 supercritica, permette di ottenere prestazioni superiori ai cicli con sola CO2. Inoltre, risultano competitivi se non migliori, in termini di prestazioni, a impianti funzionanti con vapore d’acqua di taglia elevata.

Possibili Applicazioni

• Produzione di energia elettrica da sorgenti con potenza limitata;
• Produzione di energia elettrica da sorgenti rinnovabili (solare, geotermico);
• Produzione di energia termica;
• Sostituzione dei cicli ORC;
• Sostituzione di motori cogenerativi;
• Impianti frigoriferi.

Vantaggi

• Maggiori rendimenti rispetto a cicli basati su CO2 pura;
• Maggiori rendimenti rispetto a cicli con motori ORC;
• Maggiori rendimenti dei cicli a vapore d’acqua per taglie medio-piccole;
• Temperature massime del ciclo superiori a cicli operanti con fluidi organici.