ARTICOLO SCIENTIFICO ETSi DEL PREMIO TRIMESTRE FALLITO: GENNAIO-MARZO 2024 

La Giuria del Premio per l'Articolo Scientifico del Quartiere della Scuola Tecnica Superiore di Ingegneria (ETSi): gennaio-marzo 2024, composta da Emilio Freire Macías, Alfonso Miguel Gañán Calvo, Juana María Mayo Núñez, Consuelo Arahal Junco, Lourdes García Rodríguez e Alejandro Carballar Rincón, dopo aver valutato gli articoli presentati al Premio, i membri della Giuria si scambiano opinioni e concordano nel valutare l'alta qualità di tutte le pubblicazioni.

Dopo le opportune deliberazioni in cui si tiene conto di criteri basati su diversi indicatori bibliometrici, la Giuria decide, all'unanimità dei suoi membri, di assegnare il Premio per l'Articolo Scientifico del Trimestre dell'ETSi: gennaio-marzo 2024, ex aequo al seguenti lavori:

"Un formalismo di matrice semi-analitica per singolarità di sollecitazione in angoli multimateriali anisotropi con condizioni di confine e di interfaccia di attrito", Meccanica teorica e applicata della frattura, vol. 129, febbraio 2024, pp. 104160. DOI: 10.1016/j.tafmec.2023.104160 i cui autori sono María Ángeles Herrera Garrido, Vladislav Mantič Lescisin e Alberto Barroso Caro.

"Un sistema flessibile di accumulo di energia termochimica da metanolo a metano (TCES) per la produzione di energia con turbine a gas (GT), Applied Energy, vol. 356, 15 febbraio 2024, pp. 122398. DOI: 10.1016/j.apenergy.2023.122398 i cui autori sono Diego Antonio Rodríguez Pastor, Alejandra García Guzmán, Israel Marqués Valderrama, C. Ortiz, Elisa Carvajal Trujillo, José Antonio Becerra Villanueva, Víctor Manuel Soltero Sánchez e Ricardo Chacartegui Ramírez.
 

Nel lavoro intitolato “A semi-analytical matrice formalism for stress singolarità in anisotropic multi-material corner with frizionale confine e condizioni di interfaccia” lo sviluppo di un codice di calcolo in MATLAB basato su una procedura semi-analitica per caratterizzare soluzioni singolari elastiche in single- angoli anisotropi materiali o multimateriali mediante espansione in serie asintotica.

Questo strumento generale è in grado di analizzare angoli sia aperti che chiusi (periodici), composti da uno o più materiali con leggi costitutive isotrope, trasversalmente isotrope o ortotrope, coprendo sia materiali matematicamente non degenerati che degenerati nell'ambito del formalismo di Stroh.

La variabilità delle configurazioni coperte è enorme, poiché oltre ad un'ampia varietà di condizioni al contorno omogenee o di attrito, si ha la possibilità di introdurre condizioni di interfaccia perfettamente incollate e di scorrimento con o senza attrito. Nel caso del contatto per attrito si assume la legge del contatto per attrito di Coulomb. Una delle novità è che, oltre all'esponente di singolarità λ, l'angolo ω del vettore di sollecitazione tangenziale causato dall'attrito su ciascuna superficie di contatto deve essere calcolato risolvendo un sistema di autovalori non lineare, poiché è un valore sconosciuto a priori .

La procedura si basa sul formalismo dell'elasticità anisotropa di Stroh, assumendo condizioni di deformazione piana generalizzata (2.5D), e sul formalismo matriciale semi-analitico per matrici di trasferimento a cuneo e matrici di condizioni al contorno e di interfaccia. Ciò lo rende, innanzitutto, molto adatto per implementazioni computazionali; in secondo luogo, molto efficace, soprattutto nei casi in cui sono presenti più cunei omogenei perfettamente uniti tra loro; e, in terzo luogo, molto preciso per la sua natura completamente semi-analitica. Il codice sviluppato è stato verificato risolvendo un'ampia varietà di esempi, confrontando i risultati ottenuti con quelli ottenuti attraverso le espressioni analitiche dedotte da altri autori in precedenza per configurazioni specifiche, confermando l'altissima precisione del presente codice nel calcolo di λ e ω . Le differenze osservate in alcuni casi con materiali anisotropi sono spiegate dal fatto che alcuni degli autori precedenti non hanno tenuto conto della vera legge di attrito di Coulomb 3D. Dopo una verifica approfondita, lo strumento è stato tradotto in Python ed è ora accessibile alla comunità scientifica tramite la Web-APP SingSol all'indirizzo https://www.germus.es/corner-singularity-app/.

Lo studio “Un sistema flessibile di accumulo di energia termochimica da metanolo a metano (TCES) per la produzione di energia con turbine a gas (GT)” presenta una soluzione innovativa per combattere la volatilità del mercato del gas naturale e la crescente implementazione di fonti di energia rinnovabile nel settore energetico . Il sistema proposto utilizza metanolo rinnovabile (CH₃OH) attraverso la fase intermedia di gas di sintesi (CO/H₂) per la sua conversione in metano (CH₄), offrendo strategie di stoccaggio termochimico (carica/scarica) e integrazione dell'energia solare. La configurazione proposta è altamente flessibile e adattabile alle industrie esistenti e consente di ridurre la dipendenza dal gas naturale importato e di sostituirlo con metanolo verde, senza modificare il parco industriale.

La fase di caricamento consiste nella decomposizione termica del metanolo a temperature moderate (sotto i 350 °C), con catalizzatori commerciali Cu/ZnO. Il syngas generato viene compresso a 40 bar, immagazzinato e scaricato nella fase di metanazione, dove ad alte temperature (superiori a 500 °C) e con calore di reazione si produce metano, utilizzabile energeticamente in altri processi. Il metano risultante viene utilizzato come combustibile per le turbine a gas e può anche servire come materia prima nell'industria chimica.

Le simulazioni effettuate raggiungono efficienze globali del sistema superiori al 29% ed efficienze round trip del 44%. Attraverso l’ottimizzazione delle condizioni di reazione si ottengono costi livellati del combustibile (LCOF) pari a 172 €/MWh e valori LCOE futuri pari a 145 €/MWh, valori attualmente competitivi con altre tecnologie più mature. Questi risultati forniscono una strategia innovativa nel campo dello stoccaggio termochimico e della sua integrazione nei cicli delle turbine a gas, nonché nuovi percorsi di conversione per il metanolo verde, un vettore di crescita incipiente.