myUniCal
myUniCal
Università della CalabriaHRS4RUniversità della CalabriaHRS4R
Università della CalabriaHRS4R
Cerca
Cerca
RubricaRubrica
Italian English Cinese Francese Portoghese Spagnolo Arabo Russo
Petronilla FRAGIACOMO - Professori Ordinari

Petronilla FRAGIACOMO

Professori Ordinari

Sistemi per l'energia e l'ambiente (IIND-06/B)

Contatti

Full Professor in Energy and Environment Systems at the University of Calabria (UNICAL). 

Fuel Cells have occupied an increasingly important position in her research activities. She is head of a research team, with Research Fellows, PhD Students and Research Collaborators. She supervises numerical-experimental research activities in the field of Fuel Cells and Hydrogen with her research group, with particular attention to stationary power generation and terrestrial and marine propulsion systems. She cooperates with national and international Research Centres such as ENEA, CNR and Esslingen, Warsaw and Los Angeles Universities. 

Nessun risultato prodotto
Petronilla Fragiacomo è Professore Ordinario per il Settore Scientifico Disciplinare Sistemi per l’Energia e l’Ambiente presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università della Calabria. Ricercatore Universitario per il settore Scientifico Disciplinare I04 - Macchine e Sistemi Propulsivi, sottosettore I04.2 – Macchine e Sistemi Energetici dal 01/04/1992. Professore Supplente di Macchine dal’A.A. 1997/1998 al 2002/2003 e di Sistemi Energetici dall’A. A. 2001/2002 al 2005/2006. Per l’A.A. 2011/2012 svolge il suo carico didattico nell’ambito dei Corsi di Macchine e di Fondamenti di Fluidodinamica, rispettivamente il primo afferente alla Laurea Magistrale in Ingegneria Chimica, il secondo afferente alla laurea di I livello in Ingegneria Meccanica. Negli anni ha svolto il suo carico didattico anche nell’ambito dei Corsi di Complementi di Macchine e di Servizi Energetici, rispettivamente il primo afferente alla Laurea Specialistica in Ingegneria Chimica ed il secondo afferente alla Laurea di I Livello in Ingegneria Gestionale. La sua attività didattica è iniziata sin dal 1987, collaborando al corso di Meccanica applicata alle Macchine e Macchine, rivolto agli allievi ingegneri delle tecnologie industriali della Facoltà di Ingegneria. Risultata vincitrice di due Borse di studio annuali, bandite dalla Regione Calabria nell’area Energetica, ha regolarmente espletato attività di ricerca presso il Dipartimento di Meccanica dell’Università degli Studi della Calabria dal 12/03/1986 al 12/03/1987 e dal 09/04/1987 al 09/04/1988. Componente della Giunta del Dipartimento di Meccanica dal 05/11/1992 al 05/11/1993, dal 05/04/2001 al14/11/2005 e dal 17/11/2006 a tutt’oggi. Componente del Collegio dei Docenti del Corso di Dottorato di Ricerca in “Ingegneria delle Macchine” con sede amministrativa presso il Politecnico di Bari nell’A.A. 1999/2000. Componente del Collegio dei Docenti del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Meccanica presso questo Ateneo dall’A.A. 2000/2001 a tutt’oggi. Componente di diverse Commissioni e gruppi di lavoro di Dipartimento e di Facoltà. E’ stata Componente del Comitato Organizzatore del 44° e del 66° Congresso Nazionale ATI, svolto presso l’Università della Calabria nel 1989 e nel 2011.  Si è laureata presso l’Università della Calabria discutendo la tesi dal titolo “Influenza del Combustibile sulla Detonazione nei Motori a Combustione Interna ad Accensione Comandata”. La sua attività di ricerca si è sviluppata inizialmente nell’ambito dei motori a combustione interna ad accensione comandata. In particolare, ha partecipato allo sviluppo di alcune metodologie per il calcolo delle proprietà termodinamiche dei combustibili ed ha contribuito alla messa a punto di un software basato su un modello di tipo fenomenologico, in grado di simulare il fenomeno della detonazione. Tale modello, accoppiato al metodo dei quattro numeri di ottano, ha consentito sia di mettere a punto una tecnica per la determinazione della richiesta di ottano di un motore a combustione interna ad accensione comandata, che di determinare i parametri di detonazione per diversi combustibili, tra cui alcune benzine commerciali con e senza piombo. Il modello è stato verificato confrontando i risultati previsti con quelli ottenuti sperimentalmente su un motore AVL monocilindrico funzionante a benzine commerciali senza piombo. Durante il periodo di espletamento delle borse di studio regionali, la ricerca è stata indirizzata prevalentemente verso le problematiche inerenti la razionalizzazione energetica in Calabria. In tale contesto è stata svolta un’indagine preliminare sull’utilizzo del metano e sui fabbisogni energetici per il riscaldamento degli ambienti in aree urbane e rurali ed è stato messo a punto un metodo per la localizzazione ottimale di un impianto di cogenerazione centralizzato. Successivamente è stato sviluppato un metodo per la valutazione tecnica ed economica di impianti serricoli, utilizzanti le acque reflue di centrali termoelettriche, per il riscaldamento del terreno e degli impianti protetti. Tramite l’analisi energetica di alcuni comparti industriali calabresi è stato possibile effettuare una valutazione delle principali tipologie di sistemi cogenerativi in funzione delle specifiche tecniche richieste dalle utenze. L’analisi è stata incentrata sull'utilizzo di alcuni indici, che caratterizzano le prestazioni energetiche degli impianti di cogenerazione, e su di una loro efficace rappresentazione grafica. E’stato quindi sviluppato un modello per il dimensionamento ottimale di un impianto cogenerativo, applicato al ciclo di produzione del latte e dei suoi derivati. Inoltre è stato focalizzato il problema del recupero termico richiesto da una generica utenza industriale che utilizzi motori alternativi e turbine a gas di piccola taglia. Per un più razionale utlilizzo dell’energia, il modello di ottimizzazione è stato successivamente potenziato per il dimensionamento, sia in termini di taglia che di tecnologia, di un sistema impiantistico composto da un impianto di cogenerazione abbinato a pompe di calore a compressione e/o ad assorbimento, per il soddisfacimento dei fabbisogni energetici di un’utenza ospedaliera. Al fine di determinare il dimensionamento e la modalità funzionale ottimale per ciascuna soluzione tecnologica attuabile è stato proposto un modello di valutazione termo-ambientale di impianti cogenerativi sia di tipo tradizionale che innovativo quali le celle a combustibile (SOFC). Nell’ambito delle celle a combustibile è stato condotto un confronto tecnico-economico fra una PAFC (PC 25) ed un motore a combustione interna di tipo commerciale, di prestazioni vicine a quelle della cella a combustibile, pertanto si è posta l’ipotesi che il motore fosse dotato di un idoneo riduttore di emissioni allo scarico. In ottica di valutare la possibilità di impiego delle PEMFC come MCI, sono state proposte due soluzioni impiantistiche in cui l’idrogeno fosse prodotto direttamente da un reformer a bordo dell’autoveicolo. Al fine di poter valutare le Celle a Combustibile in assetto cogenerativo è stato effettuato un confronto tra tali sistemi energetici e quelli tradizionali, tramite l’utilizzo di alcuni parametri caratterizzanti gli impianti cogenerativi. Un intervento di risparmio energetico in agricoltura è stato effettuato nell'ambito del comparto produttivo calabrese dell'olio di oliva. A tal fine è stato analizzato il ciclo di lavorazione dell'olio di oliva evidenziandone soprattutto gli input energetici e definendone la qualità, la quantità e la loro distribuzione nel tempo. Tale intervento è stato poi valutato economicamente. A partire da un’analisi preliminare del settore e delle caratteristiche dei diversi sistemi di estrazione, oltre alla valutazione dei consumi energetici, è stata stimata la produzione media per anno delle acque di vegetazione, da cui è stato possibile confrontare l’inquinamento potenziale derivante dalla lavorazione delle olive, con l’inquinamento prodotto dai reflui civili. Nell'ambito delle fonti energetiche rinnovabili, allo scopo di quantificare la producibilità energetica globale del territorio Calabrese, è stato effettuato il dimensionamento di massima di microcentrali idroelettriche per oltre 100 corsi d’acqua. In particolare per il fiume Aron di Cetraro (CS), il layout dell’impianto è stato sviluppato in maniera tale da consentire l’utilizzazione delle medesime opere idrauliche per fornire, sia la produzione di energia idroelettrica sia l’erogazione, nel periodo estivo, di acqua per uso irriguo agli imprenditori agricoli che operano nei pressi della mini-centrale proposta. E’ stata poi considerata la possibilità di recuperare una ulteriore aliquota energetica, facendo lavorare le turbomacchine fuori dalle normali condizioni di progetto. Altra tematica, negli anni, sviluppata dalla scrivente riguarda lo studio, attraverso un modello fenomenologico, della combustione e della cinetica chimica di un combustore per turbogas. Il modello proposto si colloca nella categoria dei modelli che utilizzano cinetiche complesse e fluidodinamiche semplici, approssimando il sistema reale attraverso una serie di sistemi ideali. La connessione tra la fluidodinamica e la cinetica nel combustore è stata stabilita utilizzando la funzione statistica Beta a quattro parametri. Attualmente l’attività di ricerca è incentrata fondamentalmente su due tematiche di seguito descritte. Ottimizzazione di Impianti Cogenerativi Nel campo della cogenerazione è stato sviluppato un modello di ottimizzazione per il dimensionamento, sia in termini di taglia che di tecnologia, di sistemi composti da impianti in assetto cogenerativo (motori alternativi e turbine a gas) abbinati a pompe di calore a compressione e/o ad assorbimento. Il modello, in funzione dei diagrammi orari del carico elettrico, termico e frigorifero di una utenza, consente di determinare il funzionamento ottimale del sistema impiantistico, che massimizza il ritorno economico di breve periodo (l’anno solare) rispetto alla soluzione convenzionale. Inoltre, al fine di verificare l’incidenza dei costi di impianto e degli ammortamenti sulla remunerabilità dell’investimento, è stata effettuata un’analisi economica di lungo periodo (considerando anche i costi di investimento), attraverso l’utilizzo di indicatori economici quali il Risultato Economico Attualizzato ed il Periodo di Recupero Attualizzato dell’investimento. Le applicazioni del modello hanno riguardato sia il settore civile sia quello industriale che il terziario. Successivamente sulla base di una approfondita caratterizzazione tecnico energetica di un impianto di trigenerazione, è stato sviluppato un modello di programmazione matematica, che consente di determinare il dimensionamento ottimale di un sistema trigenerativo, non solo in termini di tecnologia e di taglia ma anche in termini di conduzione giornaliera dell’impianto, in funzione di tutte le variabili in gioco. Per la formulazione del modello matematico, la complessità del problema relativo all’ottimizzazione di un sistema di trigenerazione ha reso necessario il ricorso alla classe dei Modelli di Programmazione Non Lineare Mista Intera (MINLP). Il modello, a fronte di un maggiore complessità computazionale, legata alla presenza di variabili di decisione binarie ed alla natura non lineare dei vincoli e della funzione obiettivo, ha consentito di implementare con un maggiore grado di accuratezza le principali criticità connesse alla gestione di un sistema trigenerativo. La procedura sviluppata si propone di fornire un valido strumento di supporto alle decisioni per la valutazione delle potenzialità tecnico ed economiche della tecnologia rigenerativa, rispetto all'impiego di impianti di tipo tradizionale. Celle a Combustibile Le celle a combustibile ad alta temperatura hanno occupato una posizione sempre più di rilievo nel campo di ricerca sulle celle a combustibile. La spinta crescente verso: maggiore razionalizzazione delle fonti energetiche; maggiori efficienze di conversione energetica; maggiore flessibilità nell'uso dei combustibili e limitazione delle emissioni inquinanti; impatto acustico ridotto e maggiore capacità cogenerativa; ha fatto sì che le celle a combustibile ad alta temperatura assumessero un ruolo primario nel campo della generazione di energia distribuita. Tali sistemi energetici possiedono quindi il grande vantaggio della flessibilità del combustibile di alimentazione, poiché possono essere alimentate anche con gas derivati da fonti biologiche. Giacché il tenore di vita elevato delle popolazioni dei paesi industrializzati ha causato la produzione di un eccessivo volume di rifiuti solidi urbani (RSU), è stata studiata la possibilità di produrre energia utile a partire proprio da RSU. La frazione organica, in essi contenuta, risulta una biomassa di alta qualità e può essere fortemente presa in considerazione come biocombustibile ottenuto mediante un processo di digestione anaerobica. Pertanto l'attività di ricerca è stata incentrata sulla valutazione, prettamente energetica ed ambientale, delle potenzialità della frazione organica nei RSU, al fine di poter attuare una produzione energetica sostenibile, mirata anche a fornire un valido contributo al problema dello stoccaggio dei rifiuti mediante la riduzione del loro volume finale. Nel campo della digestione anaerobica lo studio è consistito nella scelta della migliore qualità di biogas prodotto a seconda della materia prima di processo e a seconda della tecnologia del reattore anaerobico considerata. Il sistema di trasformazione del gas primario in corrente ricca di idrogeno è stato studiato nelle condizioni operative più disparate, per il suo funzionamento ottimale anche nel caso di alimentazioni non convenzionali, riducendo gli effetti indesiderati, attraverso la gestione di alcuni parametri di processo. Date le peculiarità sia delle celle a combustibile ad ossidi solidi (SOFC) che delle celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC), nonchè del tipo di combustibile primario, biogas, l'oggetto di studio è stato quello di valutare la possibilità di alimentare tali celle a combustibile con il biogas prodotto tramite la digestione anaerobica. Sono state quindi effettuate indagini sull’efficienza energetica di sistemi con celle a combustibile, considerando i processi di trasformazione del combustibile primario interni alle stesse celle a combustibile ed è stata valutata la possibilità di utilizzare il sistema MCFC come concentratore/consumatore di anidride carbonica, realizzando un sistema energetico integrato con un reattore anaerobico, ad elevata efficienza energetica ed ambientale. Le celle a combustibile ad alta temperatura sono state anche analizzate utilizzando come combustibile un biogas di composizione variabile dei suoi costituenti gassosi. In particolare è stata valutata la massima frazione molare di anidride carbonica con la quale poter ottenere ancora buone prestazioni della cella a combustibile. Inoltre sono stati formulati e implementati in linguaggio Matlab modelli zero-dimensionali e stazionari, per simulare il comportamento delle MCFC alimentate con metano, biogas o syngas (gas prodotto dalla gassificazione di carbone o di biomassa legnosa), in modalità stand-alone e in impianti ibridi. In questi impianti ibridi le MCFC sono state accoppiate a turbine a gas o a micro turbine a gas, per la produzione di energia elettrica e termica, o anche ad un impianto sottoposto a vapore, per la produzione di energia elettrica. In riferimento agli impianti ibridi in assetto cogenerativo, una particolare attenzione è stata dedicata allo sviluppo di un adeguato sistema di separazione della CO2 prodotta. Questi modelli di simulazione sono stati utilizzati per determinare i valori ottimali, in termini elettrici e/o termici, della temperatura di ricircolo e del fattore di eccesso d'aria del combustore di ricircolo. Contemporaneamente è iniziata un’attività di modellazione più dettagliata delle celle a combustibile ad alta temperatura e questa attività ha prodotto la formulazione di un modello di simulazione mono-dimensionale e stazionario di una MCFC, alimentata con syngas, con configurazione parallela (equi-corrente e controcorrente) dei flussi di alimentazione, per la determinazione della potenza elettrica e termica della stessa MCFC. I numerosi modelli di simulazione formulati sono stati validati comparando i loro risultati con i risultati, ottenuti con modelli di simulazione comparabili o con dati sperimentali, comunque reperiti in letteratura. La Prof.ssa Fragiacomo ha pubblicato circa 60 articoli scientifici.
Nessun risultato prodotto
Torna alla pagina precedente
Contatti