Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2971
Title: Experimental analysis and simulation of biomass energy conversion processes and technologies
Other Titles: Analisi sperimentale e simulazione di processi e tecnologie di conversione energetica della biomassa
Authors: Moneti, Marta
Keywords: Biomass;Gasification;Anaerobic digestion;Simulations;Biomassa;Gassificazione;Digestione anaerobica;Simulazioni;ING-IND/09
Issue Date: 16-May-2016
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 28. ciclo
Abstract: 
The purpose of this research has been analysing the feasibility and productivity of energy production plants by non-traditional sources as biomass, to contribute to the growing demand of energy without using fossil fuels. A broad-spectrum research on two possible biomass conversion processes is presented: thermochemical and biochemical. In the first case, ChemCAD® software simulation of a bubbling fluidised bed gasifier plant with catalytic filter candles, Water Gas Shift (WGS) and Pressure Swing Adsorption (PSA) are reported; these were realized as part of the European project UNIfHY for pure hydrogen production.
In the second case experimental tests of anaerobic digestion at lab-scale are presented also as part of Rural Development Plan (RDP) project Measure 124. In these tests wastes, from agricultural companies and farms, which are pollutants for soils and watercourses or actually a monetary loss for the companies have been used. Furthermore it is proposed an anaerobic digestion model developed and implemented in the software AQUASIM 2.0 to study via simulations the single stages of the process, the bacterial activity, and to verify a priori the feasibility and the functionality of the process as a function of the input substrate. The purpose of this research is, on one hand providing a valuable alternative to companies, finding in their activity wastes a source of income and, on the other hand promoting the development and the realization of new small-scale energy production plants, thus at the same time to provide a response at the climate change.
Furthermore a study on a thermonuclear fusion reactor, as part of the cooperation between the University of Tuscia and the ENEA Frascati Research Centre, is reported. This technology could represent a valid response at the growing worldwide energy demand among the alternative energy sources that do not use fossil fuels. In this work, simulations of a new thermonuclear fusion reactor, DTT, whose design has been presented by ENEA in July 2015, are introduced. With these simulations a possible solution to the thermal load issue on this kind of machine has been found.

Il proposito della ricerca è stato quello di analizzare la fattibilità e la produttività di impianti di produzione di energia da fonti non tradizionali, come la biomassa, per dare un contributo alla crescente richiesta di energia elettrica mondiale senza far ricorso ai combustibili fossili. Viene presentata quindi una ricerca ad ampio spettro su due possibili processi di conversione della biomassa: termochimici e biochimici. Nel primo caso vengono riportate delle simulazioni effettuate con il software ChemCAD® di un impianto di gassificazione a letto fluido bollente con candele filtranti catalitiche, Water Gas Shift (WGS) e Pressure Swing Adsorption (PSA) realizzato nell’ambito del progetto europeo UNIfHY per la produzione di idrogeno puro. Nel secondo caso vengono presentate delle prove sperimentali di digestione anaerobica a scala di laboratorio, anche nell’ambito del Piano di Sviluppo Rurale (PSR) Misura 124, in cui sono stati utilizzati come biomassa in ingresso scarti provenienti da aziende agricole e allevamenti che rappresentano ad oggi degli inquinanti per i terreni ed i corsi d’acqua, o addirittura delle fonti di perdita monetaria per le aziende. Viene inoltre proposto un modello di digestione anaerobica sviluppato e implementato nel software AQUASIM 2.0 al fine di studiare tramite simulazioni i singoli stadi del processo e l’attività batterica, per poter così verificare a priori la fattibilità e la bontà del processo in funzione del substrato in ingresso. Lo scopo di questo lavoro quindi è quello da un lato di dare una valida alternativa alle aziende che possono trovare negli scarti delle proprie attività una fonte di reddito e, dall’altro, promuovere lo sviluppo e la realizzazione di nuovi impianti di produzione di energia a piccola scala, e contemporaneamente dare una risposta al cambiamento climatico.
Inoltre, nell’ambito di una collaborazione dell’Università della Tuscia e del Centro di Ricerca ENEA Frascati, viene riportato uno studio effettuato su un reattore a fusione termonucleare. Questa tecnologia potrebbe rappresentare una effettiva risposta alla crescente richiesta di energia mondiale tra le fonti di energia alternative che non utilizzano combustibili fossili. In questo lavoro vengono presentate delle simulazioni relative ad un nuovo reattore a fusione termonucleare, DTT, il cui progetto è stato presentato da ENEA nel Luglio 2015. Attraverso tali simulazioni sono state trovate delle possibili risposte alla problematica dei carichi termici presenti su questo tipo di macchina.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ingegneria dei sistemi agrari e forestali
URI: http://hdl.handle.net/2067/2971
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