Sviluppo di una metodologia per la modellazione geologica-geomeccanica ed il monitoraggio di reservoir adibiti a siti di stoccaggio di gas naturale

La valutazione dei rischi associati all’operatività dei sistemi di stoccaggio, quali la sismicità indotta e la subsidenza, è requisito basilare per una loro corretta gestione e progettazione, e passa attraverso la definizione dell’influenza sullo stato tensionale delle variazioni di pressione di poro nel sottosuolo. Principale scopo di questo progetto è lo sviluppo di una metodologia in grado di quantificare le deformazioni dei reservoir in funzione della pressione di poro, di tarare i modelli utilizzati con casi studio che presentino dati di monitoraggio reali, tali da consentire un confronto con le previsioni di modello. In questa tesi, la teoria delle inomogeneità è stata utilizzata, tramite un approccio semianalitico, per definire le variazioni dei campi elastici derivanti dalle operazioni di prelievo e immissione di fluidi in serbatoi geologici. Estensione, forma e magnitudo delle variazioni di stress indotte sono state valutate tramite il concetto di variazione dello sforzo critico secondo il criterio di rottura di Coulomb, tramite un’analisi numerica agli elementi finiti. La metodologia sviluppata è stata applicata e tarata su due reservoir sfruttati e riconvertiti a sistemi di stoccaggio che presentano dataset, geologia, petrofisica, e condizioni operative differenti. Sono state calcolate le variazioni dei campi elastici e la subsidenza; è stata mappata la variazione di sforzo critico di Coulomb per entrambi i casi. I risultati ottenuti mostrano buon accordo con le osservazioni dei monitoraggi, suggerendo la bontà della metodologia e indicando la scarsa probabilità di sismicità indotta. Questo progetto ha consentito la creazione di una piattaforma metodologica di rapido ed efficace utilizzo, per stimare l’influenza dei sistemi di stoccaggio di gas sullo stato tensionale della crosta terrestre; in fase di stoccaggio, permette di monitorare le deformazioni e gli sforzi indotti; in fase di progettazione, consente di valutare le strategie operative per monitorare e mitigare i rischi geologici associati a questi sistemi.

Development of Advanced Combustions using Cylinder Pressure Signal

Zero-carbon powertrains development has become one of the main challenges for automotive industries around the world. Following this guideline, several approaches such as powertrain electrification, advanced combustions, and hydrogen internal combustion engines have been aimed to achieve the goal. Low Temperature Combustions, characterized by a simultaneous reduction of fuel consumption and emissions, represent one of the most studied solutions moving towards a sustainable mobility. Previous research demonstrate that Gasoline partially premixed Compression Ignition combustion is one of the most promising LTC. Mainly characterized by the high-pressure direct-injection of gasoline and the spontaneous ignition of the premixed air-fuel mixture, GCI combustion has shown a good potential to achieve the high thermal efficiency and low pollutants in compression ignited engines required by future emission regulations. Despite its potential, GCI combustion might suffer from low combustion controllability and stability, because gasoline spontaneous ignition is significantly affected by slight variations of the local in-cylinder thermal conditions. Therefore, to properly control GCI combustion assuring the maximum performance, a deep knowledge of the combustion process, i.e., gasoline auto-ignition and the effect of the control parameters on the combustion and pollutants, is mandatory. This PhD dissertation focuses on the study of GCI combustion in a light-duty compression ignited engine. Starting from a standard 1.3L diesel engine, this work describes the activities made moving toward the full conversion of the engine. A preliminary study of the GCI combustion was conducted in a “Single-Cylinder” engine configuration highlighting combustion characteristics and dependencies on the control parameters. Then, the full engine conversion was performed, and a wide experimental campaign allowed to confirm the benefits of this advanced combustion methodologies in terms of pollutants and thermal efficiency. The analysis of the in-cylinder pressure signal allowed to study in depth the GCI combustion and develop control-oriented models aimed to improve the combustion stability.