Luigi Piroddi

Temi di ricerca:
Problemi di stima e ottimizzazione in impianti termoelettrici

1. Ottimizzazione della miscela di combustibile in una camera di combustione, nel rispetto delle normative anti-emissioni

L'uso di strumenti di ottimizzazione e supporto alle decisioni sta diventando sempre più importante nella gestione economica di impianti termoelettrici, specialmente in un mercato dell'energia profondamente mutato dalla liberalizzazione del settore e dall'introduzione di sempre più stringenti normative ecologiche. In questa ricerca si fornisce un esempio dell'impatto che strumenti di questo genere possono avere nell'esercizio di una centrale termolelettrica, affrontando il problema della selezione della miscela di combustibili ottima in una centrale policombustibile. E' possibile infatti mettere a punto una strategia di ottimizzazione che, agendo sulla composizione percentuale della miscela di combustibile, consente di ottimizzare il rendimento economico della centrale, rispettando nel contempo i vincoli di legge sulle emissioni di inquinanti. In riferimento a questi ultimi la strategia si rivela particolarmente utile nell'individuare politiche di gestione ammissibili, al variare delle condizioni di esercizio e delle modalità di approvvigionamento.

Il lavoro è frutto di una collaborazione tra la ex Struttura Ricerca di ENEL (ora CESI) ed il Politecnico di Milano.

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2. Stima delle emissioni di NOx in impianti per la produzione di energia

A causa degli effetti nocivi sull'ambiente e la salute, le emissioni di ossidi di azoto (NOx) prodotte da combustori e motori, sono state negli ultimi anni oggetto di normative restrittive in molti paesi. Come conseguenza, la ricerca teorica e sperimentale su tecniche di abbattimento di tali ossidi ha ricevuto un crescente interesse. Inoltre, sono state proposte varie tecniche per la modellizzazione e la stima delle emissioni di NOx. L'obiettivo attuale del lavoro è quello di realizzare modelli di predizione più sofisticati delle semplici curve caratteristiche, che sappiano integrare modelli fisici con reti neurali, secondo una metodologia ormai consolidata in applicazioni di questo tipo. Un primo passo in questa direzione è stato effettuato sviluppando un modello di predizione delle emissioni di NOx basato sia sull’utilizzo di un simulatore di impianto, del tipo di quelli utilizzati normalmente per l’addestramento degli operatori, sia sull’utilizzo di un modello a reti neurali.

Il lavoro è frutto di una collaborazione tra la ex Struttura Ricerca di ENEL (ora CESI) ed il Politecnico di Milano. Parte della ricerca è stata inoltre svolta in collaborazione con la Queen's University of Belfast.

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3. Stima della massa di char in un impianto a letto fluido bollente

La conoscenza dei processi di combustione negli impianti termoelettrici è un problema determinante per la gestione efficiente degli impianti stessi. In questa ricerca è stato preso in esame un impianto a letto fluido bollente, per il quale la modellizzazione del processo di combustione è particolarmente complessa. Una delle variabili critiche per il buon funzionamento di questo impianto è la massa di "char" (dove con char si indica il carbone dopo il rilascio del suo contenuto in volatili e acqua) contenuta nel letto. Poiché la massa di char non è direttamente misurabile, in questa ricerca sono stati messi a punto dei metodi di stima a partire dalle misure disponibili. A questo scopo, oltre ad un modello analitico del processo, è stato sviluppato un modello semplificato, che è servito per il progetto di filtri di Kalman estesi, basati sulle misure di una o entrambe le variabili di uscita. Tramite analisi di sensitività e simulazioni, è stata evidenziata l'esistenza di alcuni parametri critici nel modello che possono pregiudicare il buon funzionamento dello stimatore. Di conseguenza, questi parametri sono stati considerati incerti e anche per essi è stata predisposta una procedura di stima in linea.

Il lavoro è frutto di una collaborazione tra ENEL CRA ed il Politecnico di Milano.

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4. Controllo della temperatura in impianti frigoriferi

The control of household refrigerators and freezers, especially if both food preservation and energy consumption are accounted for, is quite difficult a problem, that is further complicated by the typical presence of low-end sensing and actuating systems for cost containment. The control schemes typically employed for such appliances are based on simple relays with hysteresis, which make the controlled temperatures eventually reach limit-cycle behaviours. The period and amplitude of those limit cycle influence both the food preservation and the energy consumption, not to mention the life of the compressor and of the other active components mounted in the appliance. This work explores the use of adaptive algorithms and linear filters to modify as desired the characteristics of the limit cycle.

Il lavoro è frutto di una collaborazione tra Whirlpool ed il Politecnico di Milano.

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5. Energy management of microgrids and building cooling systems

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