2 Innocenti Domande

[uolter]

Buongiorno a tutti.

Sono nuovo del forum, per lo meno nella veste di scrivente; più volte però ho letto le interessanti discussioni sul presente e sul vecchio forum di energie rinnovabili.

Desidererei porvi due questioni cui immagino mi risponderete con semplicità; se esse sono già state formulate o trattate in altra sede vi chiedo di reindirizzarmi ove io possa soddisfare la mia sete di conoscenza.

1) Efficienza
Sembra che il solare termodinamico, tra le tecnologie solari per la produzione di elettricità, sia quella a maggiore efficienza. Vorrei sapere se esiste un limite, esprimibile in kW installati, in superficie utilizzata, o in qualche altro parametro, sotto al quale il FV o altre tecnologie solari siano più competitive.
Insomma, avere un limite, o un range, di massima applicabilità. Immagino che il limite sia leggermente diverso se si consideri un criterio energetico, economico, o di compatibilità ecologica. Ma mi è sufficiente un valore non "da farmacisti". Inoltre, qual'è, allo stato dell'arte, il maggior valore di efficienza elettrica ottenuto (reale, non teorico)? Con che metodo (parabolico, torre, dish)?
Che sistema solare, infine, è maggiormente influenzato dalla latitudine d'installazione?

2) Chi porta in giro il calore
Comunemente si usano miscele di sali fusi come vettore di calore. Dove risiedono maggiormente gli svantaggi di un ciclo diretto ad acqua?

Grazie in anticipo, e viva il sole!

uolter

[giorgio demurtas]

Le tue domante sono molto interessanti e mi incuriosisce leggere delle rispsote precise.
Tempo fa vidi un documento dell'ENEA scritto da Rubbia a proposito del progetto Archimede. Li ci sono le risposte sicuramente.
A spanne, credo che il solare termodinamico diventi meno costoso del fotovoltaico per impianti sopra il centinaio di kW.
Il rendimento energetico è circa equivalente.

Il ciclo diretto ad acqua non conviene perchè non potresti accumulare il calore da un giorno all'altro.
Se usi i sali (meglio olii o altre miscele che non solidificano e hanno una grande capacità termica) puoi realizzare un serbatoio di calore con pressioni basse (fluido liquido) e temperature di 300-400 °C.
Inoltre puoi regolare la produzione di vapore a piacimento, regolando le portate nello scambiatore.

[atomax]

Desidererei porvi due questioni cui immagino mi risponderete con semplicità:

1) Efficienza
Sembra che il solare termodinamico, tra le tecnologie solari per la produzione di elettricità, sia quella a maggiore efficienza. Vorrei sapere se esiste un limite, esprimibile in kW installati, in superficie utilizzata, o in qualche altro parametro, sotto al quale il FV o altre tecnologie solari siano più competitive.

Ciao uolter, credo che il limite sia dovuto alla maggiore complessità di un sistema termodinamico rispetto ad un FV. La manutenzione deve essere costante e il sistema è meno pratico di un impianto FV, che una volta installato necessita di pochissima manutenzione. Inoltre, per impianti termodinamici di piccola taglia il rendimento cala e il prezzo sale. Per piccoli impianti non conviene e per un'abitazione è preferibile installare solare termico + fotovoltaico. Non so quanto sia questo limite, ma possiamo supporre che le due tipologie di impianti si equivalgono per potenze superiori alla decina di MW.

Inoltre, qual'è, allo stato dell'arte, il maggior valore di efficienza elettrica ottenuto (reale, non teorico)? Con che metodo (parabolico, torre, dish)?
Che sistema solare, infine, è maggiormente influenzato dalla latitudine d'installazione?

Il rendimento di un sistema del genere è strettamente legato alla temperatura che raggiunge il fluido che viene fatto evaporare. Questo fluido acquista calore dal fluido termovettore (sali fusi) che si trova alla temperatura max di 550°C. Dunque il vapore si troverà a temperatura < del fluido termovettore. Si può stimare il rendimento elettrico di tali impianti intorno al 35-40%. L'aspetto più entusiasmante è però quello legato alla possibilità di accumulo dell'energia termica. In quanto alla latitudine... diciamo che ne risentono tutti più o meno allo stesso modo. Forse quelli a torre ne risentono in modo più massiccio.[/quote]

2) Chi porta in giro il calore
Comunemente si usano miscele di sali fusi come vettore di calore. Dove risiedono maggiormente gli svantaggi di un ciclo diretto ad acqua?

I sali fusi raggiungono temperature di 550°C e sono molto stabili. In questo modo possono essere "conservati" agevolmente in serbatoi di accumulo isolati termicamente. Se manca il sole, il calore viene prelevato dal serbatoio contenente i sali e la centrale può lavorare in modo molto più continuo. L'acqua per arrivare a quella temperatura senza evaporare ha bisogno di pressioni elevatissime, quindi serbatoi di accumulo praticamente irrealizzabili.
Ciao

[uolter]

Grazie ad entrambi per la pronta risposta.

Sospettavo la risposta sul tipo di scala d'impianto: è effettivamente impensabile un "microtermodinamico" di condominio a guisa del pannello FV installato su ogni tetto.
Indubbiamente il FV si presta come unica soluzione seria per la microgenerazione di corrente elettrica, accanto ad applicazioni idroelettriche per piccoli salti.

Impressionante è invece il rendimento del 35%, che paragona l'efficienza del solare termodinamico alle tipiche prestazioni della produzione convenzionale di energia elettrica! Sotto questo punto di vista, non v'è dubbio che si tratti della migliore applicazione "solare"!

Quando parlavo di circuito ad acqua, sottintendevo un ciclo Rankine acqua/vapore, dove gli "specchi" facevano la parte del generatore di vapore. Ho comunque compreso che l'adozione di sali fusi ha la funzione di "volano termico", o energetico: certamente una turbina a vapore necessita di stabilità di funzionamento, per lavorare in massima efficienza.

Ma il dubbio rimane: perchè allora, nelle installazioni o nei progetti di solare termodinamico (perlomeno quelle che ho visto), la centrale è sempre accoppiata ad un generatore convenzionale, con l'evidente scopo di complementarietà nelle ore notturne, o nei periodi di limitata capacità solare?

[uolter]

Già che ci sono, un'ultima domanda.
Spulcio il progetto Archimede e noto che le sorgenti termiche sono a 290°C e 550°C.
Sapete perchè la scelta tecnologica per la sorgente fredda è 290°C? Non conveniva avvicinarsi di più allta temperatura ambiente?

Sia chiaro, non voglio far le pulci al progetto, intendo solo aver maggior comprensione del fenomeno.

Grazie ancora per le eventuali risposte

uolter

[livingreen]

Impressionante è invece il rendimento del 35%, che paragona l'efficienza del solare termodinamico alle tipiche prestazioni della produzione convenzionale di energia elettrica! Sotto questo punto di vista, non v'è dubbio che si tratti della migliore applicazione "solare"!

Non può essere altrimenti, visto che alla fine si usa lo stesso ciclo rankine delle centrali termoelettriche. Se l'entalpia è la stessa....etc etc

Piuttosto, il problema è la dipendenza da una fonte intermittente come il solare, e la manutenzione degli specchi.

[amir]

...Sapete perchè la scelta tecnologica per la sorgente fredda è 290°C? Non conveniva avvicinarsi di più allta temperatura ambiente?...

penso che se questi sali si raffreddano troppo poi si solidificano, magari un sitema per fonderli di nuovo c'è (se li hanno fusi la prima volta...) ma forse è complicato o costoso... può anche darsi che solidificando facciano come l' acqua, che gelando aumenta di volume, in questo caso potrebbero spaccare tutti i tubi.

amir

[uolter]

Non può essere altrimenti, visto che alla fine si usa lo stesso ciclo rankine delle centrali termoelettriche. Se l'entalpia è la stessa....etc etc

Piuttosto, il problema è la dipendenza da una fonte intermittente come il solare, e la manutenzione degli specchi.

Sì. L'entalpia dell'acqua è sempre la stessa, ma non il salto termico. Nel Rankine "convenzionale" la sorgente fredda è a temperatura ambiente.
Il sillogismo mi porta quindi a pensare che se il rendimento finale è lo stesso (centrale termoelettrica, centrale di Archimede), l'efficienza del ciclo termico sia maggiore nel secondo caso (oppure è stata sovrastimata).

Grazie a tutti. Viva il sole.

[giorgio demurtas]

Spulcio il progetto Archimede e noto che le sorgenti termiche sono a 290°C e 550°C.
Sapete perchè la scelta tecnologica per la sorgente fredda è 290°C? Non conveniva avvicinarsi di più allta temperatura ambiente?

290°C non è mica la temperatura bassa del ciclo rankine!!!



I sali passano da 550°C a 290°C passando nel generatore di vapore, in controcorrente con il fluido (acqua/vapore) del ciclo rankine.
Di conseguenza la temperatura massima del vapore è un pò meno di quella massima dei sali (530°C dice la figura che ho preso dal sito dell'enea).
Il vapore in uscita dalla turbina viene condensato, come in qualunque centrale a vapore.
La temperatura dell'acqua al condensatore può essere intorno ai 40°C, e la pressione di 50-100 millibar (assoluti).

[uolter]

290°C non è mica la temperatura bassa cel ciclo rankine!!!



I sali passano da 550°C a 290°C passando nel generatore di vapore, in controcorrente con il fluido (acqua/vapore) del ciclo rankine.
Di conseguenza la temperatura massima del vapore è un pò meno di quella massima dei sali (530°C dice la figura che ho preso dal sito dell'enea).
Il vapore in uscita dalla turbina viene condensato, come in qualunque centrale a vapore.
La temperatura dell'acqua al condensatore può essere intorno ai 40°C, e la pressione di 50-100 millibar (assoluti).

Hai ragione. Ho detto una cazzata madornale.
Rimane il fatto che il DT è un po' (ma non di molto...) inferiore a quello delle centrali termiche.

Cazz che vergogna...

[livingreen]

vai tranquillo... capita a tutti.

[atomax]

vai tranquillo... capita a tutti.

Quoto in pieno

[janvaljan]

Attenti a confrontare i rendimenti del termodinamico con quelli del fotovoltaico: c'è da tener conto che il termodinamico a concentrazione (a differenza del termico) usa solo la radiazione diretta, mentre il fotovoltaico anche quella diffusa.

Quindi in partenza l'energia raccolta dal termodinamico è già minore del 40% rispetto al fotovoltaico. Poi per via dei migliori rendimenti di trasformazione in corrente elettrica, i rendimenti globali sono quasi gli stessi (o comunque leggermente superiori per il termodinamico). Considerando poi anche le perdite di efficienza del fotovoltaico con la temperatura e con il tempo, il termodinamico diventa veramente competitivo.

Se poi, come mi è capitato di studiare nella mia tesi di laurea, si usa il termodinamico per ripotenziare una centrale elettrica "convenzionale" preesistente, si ottengono prestazioni e costi veramente competitivi.

[giorgio demurtas]

Quindi in partenza l'energia raccolta dal termodinamico è già minore del 40% rispetto al fotovoltaico.

Forse d'inverno è così, ma d'estate la radiazione diffusa pesa pochissimo rispetto a quella diretta.
Su base annuale la radiazione diffusa penso sia molto meno del 40%. (dovrei controllare le tabelle per dare un valore preciso).
Condivido appieno il resto del post di janvaljan.

[atomax]

Su base annuale, alla mia latitudine (circa 42°N) il rapporto della radiazione diffusa su quella globale è del 43%. Il picco massimo si ha a dicembre con il 56%, quello minimo a luglio con il 38%. Ovviamente questi valori vengono calcolati in base alla media delle condizione meteo del luogo. A cielo terso, ovviamente, la radiazione diffusa pesa molto meno.