Simulation of a Gas Turbine - Organic Rankine Cycle Combined Power Plant with the integration of a direct Thermal Energy Storage to improve flexibility

A Combined Power Plant made of a Gas Turbine and of an Organic Rankine Cycle (ORC) with the integration of a Thermal Energy Storage (TES) has been studied to improve the flexibility of the plant. Two solutions for the TES have been considered: a two tank direct oil storage and a stratified tank direct oil storage. The optimization of the design conditions, the sizing of the tanks and the simulation of the plant has been made in MATLAB environment for different load histories, varying both the gas turbine and ORC daily loads. A preliminary economic analysis is also performed.

Un impianto combinato composto da una turbina a gas e da un ciclo rankine a fluido organico (ORC) con l’integrazione di uno stoccaggio termico (TES) è stato studiato per migliorare la flessibilità dell’impianto. Due differenti tipologie di stoccaggio termico sono state considerate, entrambe di tipo diretto dove il materiale di stoccaggio è olio diatermico. Il primo sistema è costituito da due serbatoi separati, uno ad alta ed uno a bassa temperatura, l’altro consiste in un unico serbatoio termoclino. L’ottimizzazione delle condizioni di design, il dimensionamento dei serbatoi e la simulazione dell’impianto sono stati eseguiti in ambiente MATLAB per differenti storie di carico, variando il carico di lavoro nell’arco della giornata sia della turbina a gas che del ciclo ORC. È stata inoltre condotta un’analisi economica preliminare dell’impianto.