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I sali sono composti da nitrato di sodio(60%) e nitrato di potassio(40%), cercando su internet trovi aziende che propongono vendite anche per migliaia di tonnellate anno.
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Sono un po' OT ma ho una curiosità , nessuno ha provato a costruire una caldaia a sali fusi alimentata a biomassa solida ? Ricordo di aver letto che i sali hanno una pressione di cristallizzazione molto elevata, un rapido raffreddamento dei sali in una caldaia a tubi di fumo potrebbe creare sovrapressioni tali da determinare la rottura della macchina ?Originariamente inviato da Roby Visualizza il messaggioCommenta
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Buonasera Sulzer!
Non mi è molto chiaro quello che scrive.
Certo è che un rapido raffreddamento dei sali genererebbe una depressione e non una sovrapressione, tra l'altro, in condizioni nominali di esercizio di una centrale termodinamica, il range di temperature è tale da poter considerare il calore specifico della miscela a pressione costante.
Non ci sono cambiamenti di stato per i nitrati fusi nell'intervallo 290°C-550°C.
I serbatoi d'accumulo sono progettati, comunque , prevedendo o sovrapressioni causate dall'immissione di vapore surriscaldato ad elevata pressione nel caso di rottura delle tubazioni del GVS, o depressioni causate, appunto, dal repentino raffreddamento della miscela di nirati.
Nel caso di scambiatore sali-acqua non c'è fumo.
Buonanotte e saluti!Commenta
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Effettivamente il fumo scaturiva dalla mia domanda ermetica , la riformulo.Originariamente inviato da Mimmi Visualizza il messaggio
In una caldaia a tubi di fumo , piena di sali fusi , il raffreddamento a temperatura di solidificazione degli stessi , potrebbe causare danni dovuti all'aumento di volume derivante dal cambiamento di stato ?
Si comporterebbe per esempio , come una caldaia piena di acqua che venisse portata parecchi gradi sotto zero ?Commenta
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Una caldaia a tubi di fumo, ha un rendimento basso e viene utilizzata per piccole produzioni.
Quindi non si combina con l'utilizzo a sali fusi che hanno il vantaggio di essere utilizzabili per centrali di elevate potenze.
Ma raffreddare la miscela alla temperatura di cristallizzazione, cioè a 238 °C significherebbe aver prodotto veri e propri sassi.
Non si rompe...si butta!
Buonanotte Sulzer!Commenta
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Grazie Madame, mi avete fugato un dubbio.....behh, se non si rompesse basterebbe riportare i sali alla temperatura di fusione , un po' come una macchina in cui mettere salami e dalla quale veder uscire maiali grufolanti .....Originariamente inviato da Mimmi Visualizza il messaggioCommenta
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My Lord,
esistono, proprio in via cautelativa, dei dispositivi, che alloggiati entro i serbatoi d'accumulo, mantengono il fluido termovettore alla temperatura d'esercizio, a seconda della loro collocazione, vale a dire, entro il serbatoio "freddo" a 290°C ed in quello "caldo" a 550°C.
Non vengono pompati nella rete di raccolta nel caso in cui la temperatura dovesse essere inferiore ai 290 °C.
Nel caso accidentale di rottura del serbatoio freddo (vale lo stesso anche in caso di rottura del caldo), tramite tubazioni di raccordo tra i due, tutti i sali verrebbero stipati nel serbatoio a 550 °C.
Il progetto inoltre prevede che i serbatoi siano adatti a sopportare sovrapressioni o depressioni, nel caso di repentino raffreddamento, ma questo non arriva a freddare i nitrati sotto la temperatura di cristallizzazione.
Saluti!Commenta
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Vettore termico a sali fusi
Salve Roy, aggiungo alle preziose informazioni di Mimmi un link di animazione che chiarisce molto bene il funzionamento delle centrali a Sali fusi.Originariamente inviato da eroyka Visualizza il messaggio
> http://www.solarmillennium.de/upload/Animationen/andasol_blue_engl.swf
>dal sole... la vita.Commenta
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Buongiorno!
Pademar davvero interessante il link che ha voluto postare.
Sono certa che chiarirà molto il funzionamento di una centrale solare termoelettrica.
Grazie!
Saluti a tutti.
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Faccio notare che con quello schema è l'olio diatermico che passa nel campo di specchi, non i sali fusi. E siccome un olio sintetico non sopporta temperature superiori a 400° (mi meraviglia anzi che ce ne sia uno che arriva a tanto) i sali fusi devono stare più sotto, a 380° al massimo, per poter ricevere e immagazzinare calore dall'olio.
Lo schema dell?Archimede di Rubbia mi pare che facesse uso diretto dei sali fusi, che arrivavano a 550° di temperatura. Come mai qui non si usano ?
Forse per paura che si possano solidificare nei tubi bloccando tutto ?
Usando un olio diatermico che non può superare i 400° si abbassa il rendimento del ciclo a vapore.
E poi dei sali fusi che accumulano calore fra 280 e 380 gradi non hanno molto senso. Viene subito da pensare: ma perchè usare proprio i sali fusi per accumulare calore ? Perchè non usare direttamente l'olio diatermico, risparmiando uno scambiatore di calore ?Commenta
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Buon pomeriggio!
La tecnologia che sceglie come fluido termovettore e fluido di accumulo una miscela di nitrati fusi è italiana.
La ragione per cui altri paesi ricorrono ancora all'olio diatermico è banalmente la mancanza di tecnologia.
Il tubo ricevitore entro il quale scorre sale fuso a 550 °C si produce solo in quel di Perugia.
Ciò posto, non è possibile prevedere accumulo termico con olio diatermico, per ragioni di equilibrio economico e per ragioni di sicurezza.
La differenza tra nitrati fusi e olio risiede nella loro natura.
Il primo è fluido detto inorganico, il secondo organico, infiammabile a temperature pittosto basse dunque improponibile per lo stoccaggio.
Lo schema proposto da Pademar, aiuta la comprensione.
E' chiaro che le centrali ad olio necessitano in uscita dal campo solare di un quarto scambiatore di calore olio /sali.
In tal modo la producibilità dell'impianto può incrementarsi, poichè prevede un accumulo a garanzia della continuità di esercizio impiantistico.
Il passaggio ai sali ha significato questo.
La tecnologia italiana, che non appartiene solo all'impianto di Priolo, recupera maggiore energia, perchè maggiore è la temperatura raggiunta dal fluido in ingresso al GVS; nei fatti le perdite per dispersione termica nelle tubazioni di distribuzione e raccolta sono evidentemente inferiori nel caso di utlizzo dell'olio, in ragione delle temperature inferiori sopportate.
Ha quindi senso un accumulo con sali!
Volendo essere più pignoli, lo scema proposto da Pademar presenta un raffreddamento a torri evaporative.
Bene, qualora il sito idoneo alla realizzazione di una centrale solare termodinamica si trovasse in prossimità di un bacino idrico naturale, si opterebbe per un raffreddamento detto a "ciclo aperto" con acqua fluente.
In tal caso, l'impianto mostrerebbe il suo ulteriore punto di forza, la desalinizzazione dell'acqua.
Tenuto conto della scarsità della risorsa, appare piuttosto chiaro il vantaggio che potrebbe derivarne.
Cordiali Saluti
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Mi preme sottolineare ancora qualcosa.
Il rischio di una solidificazione dei sali.
Come già più volte espresso, la temperatura di solidificazione dei nitrati è fissata a 238 °C, mentra la temperatura nominale di esercizio minima per un impianto termodinamico è pari a 275 °C (notturna, in condizioni di ricircolo) o 290 °C in condizioni operative a portata massima.
In ambedue i casi, la temperatura d'esercizio è superiore a quella di solidificazione.
Comunque, volendo ipotizzare un congelamento della miscela, preciso intanto che la struttura modulare dell'impianto consente l'isolamento di singole stringhe se dovessero presentarsi problemi di qualunque genere; tra l'altro è previsto un sistema di riscaldamento delle tubazioni che evidentemente agisce certamente in caso di avviamento o in caso di dovuto drenaggio.
Il drenaggio si prevede per tutto il campo, o come può immaginarsi per singoli elementi costituenti il campo, operando su apposite valvole in uscita da ogni stringa.
Rappresenta sì la criticità di maggior peso, ma nota non lascia scoperto il fianco, divenendo più che risolvibile!
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posso chiederti alcune info Mimmi ?
quant' è il calore specifico dei sali ?
quale tipo di acciaio si usa per le tubazioni e l'accumilo?
qual'è il coefficente di dilatazione dei sali se dovessero "gelare"?
dove si possono acquistare questi sali ?
grazie.Commenta
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Articoli e presentazioni Alessandro Caffarelli: www.ingalessandrocaffarelli.com/download.htmlCommenta
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Sera!
Risponderei volentieri.
E' quello che tento di fare, ma credo ci sia qualche problema e il mio messaggio è troppo lungo...
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Le ho inviato quanto domandava in privato, non essendo riuscita a postare la mia risposta.Originariamente inviato da sunny life Visualizza il messaggio
Cortesemente le chiedo di proporla così che sia disponibile per tutti, qualora dovessero essere interessati!
Vi lascio ad una piacevole serata!Commenta
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Al momento la tecnologia Italiana, ovvero il fluido termo vettore a sali fusi, risulta la più conveniente, aimè ha però dei limiti. La temperatura volutamente di 550° è necessaria, difatti sembra che oltre questi limiti i sali diventano corrosivi. L'altro limite, dal momento che per mantenere la fluidità deve essere sempre sui 230 C°, é nella non completa sostenibilità ambientale, immagino che per la coogenerazione in assenza di sole si usino combustibili fossili. I limiti dell'olio diatermico, come già detto da Mimmi, sono nella sicurezza, difatti la prima centrale costruita in California, -funzionava ad olio diatermico- fù completamente distrutta da un incendio. Il futuro, oltre che nella capacità di immagazzinare calore per lunghi periodi, risiede nella ricerca di nuovi vettori.
Lancio una provocazione:
Come dovrebbere essere, secondo voi, un vettore che sia assolutamente sicuro (non infiammabile) e che non richieda, in caso di assenza di sole per lunghi periodi, l'utilizzo di combustibili fossili ???
A voi le proposte...dal sole... la vita.Commenta
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Originariamente inviato da Mimmi Visualizza il messaggio
Questo è un punto importante. L'olio diatermico non si può usare per l'accumulo per motivi di sicurezza, essendo infiammabile, per cui l'accumulo va fatto con sali fusi.
E i sali fusi non si possono usare nei collettori solari per mancanza della tecnologia necessaria a costruire tubi che sopportino temperature di 550°.
Mi chiedo che materiali si usino nei forni industriali che arrivano a 800°. Sono leghe speciali, ma esistono.
Fermarsi a 400° significa abbassare il rendimento del ciclo.
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"risposta di Mimmi"
Il calore specifico dei sali si calcola risovendo la formula:
Cp =1443 + 0,172 T (°C).
Per le tubazioni della rete di raccolta e di distribuzione si sceglie un acciaio inossidabile AISI 321 H, per i tubi ricevitori invece AISI 316 Ti.
Per l'accumulo i serbatoi sono in parte in acciaio 316 Ti, poi si prevedono strati di isolamento termico sia in linea orizzontale, che verticale.
Posano su basamenti in calcestruzzo, per cui la necessità di integrità della struttura non ammette temperature superiori ai 100 °C.
La densità dei sali fusi, invece è:
2.090 - 0,636 * T (°C)
Cristallizzano a 238°C.
Nota la densità, e il volume occupato il gioco è fatto.
Le tubazioni hanno sezioni differenti in relazione alla portata massima.
Quelle di raccolta, cioè dei ricevitori hanno un diametro di 64 mm.
I Sali, cioè i nitrati di sodio e potassio sono detti anche Sali del mar morto, o del Cile, provenendo da lì.
Possono però ottenersi anche da processo sintetico.
On line si trovano aziende che vendono i grani a tonnellate.
Buona serata!
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Buongiorno MimmiOriginariamente inviato da Mimmi Visualizza il messaggio
Se non le è troppo di incomodo, potrebbe postare la risposta allegandola in formato txt o doc, eventualmente zippata per contenere le dimensioni.
Veda sotto il riquadro di compilazione, il pulsante "gestione allegati"
Salute
PS
La risposta di Sunny Life ed il mio intervento sono stati inseriti in contemporanea.
Mi scuso.Commenta
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x Stregatto... non ci sono problemi per i materiali..se non per il costo, i problemi sono altri direi che il primo può essere un progetto dell'impianto effettuato da un'engineering affidabile,certificata,
ovviamente capirete che di esperienze ce ne sono poche e chi le ha se le fa pagare...(troppo caro).il secondo è chi finanzierebbe un impianto da 1-2 MWe. sono curioso di porre la domanda ad alcune
banche per vedere come rispondono,terzo dove farlo...
possibilmente recuperando il calore?Commenta
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Buongiorno!
In effetti la miscela di nitrati di sali fusi non è comburente, ma ha natura comburente.
La temperatura d'emergenza è comunque molto elevata.
Superiore ai 600 °C.
Oltre i 900 °C, invece, verrebbero generati ossidi di azoto, con problemi ovvi conseguenti.
Le tubazioni in acciaio raggiungono temperature superiori ai 580 °C, quando il fluido che circola arriva a 550°C.
Non possono raggiungersi T superiori, proprio in ragione dei materiali utilizzati.
L'acciaio AISI 321 H è resistente alla corrosione intergranulare, dovuta alla presenza di impurità nella miscela (Cloro soprattutto), che anche se in percentuale molto bassa possono creare fenomeni di corrosione appunto che mal si sposano con le necessità di esercizio impiantistico.
Sull'utilizzo di altri vettori...
Vero è che ci sono studi.
Ma il mancato utilizzo di combustibili fossili può non avere nulla a che vedere con la scelta del fluido termovettore.
Mantenendo i sali fusi, l'idea di una centrale ibrida a biomasse supera l'integrazione per la centrale ausiliaria a metano.
Saluti.
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Intanto cominciamo subito a scartare i composti organici.Originariamente inviato da Pademar Visualizza il messaggio
Gli inorganici hanno di solito un punto di fusione troppo alto o un punto di ebollizione troppo basso.
Per il punto di fusione c'è sempre il rimedio di mescolarli nelle proporzioni eutettiche in modo che la miscela abbia un punto di fusione più basso di quello dei componenti.
E il punto di eb. va raggiunto senza che diventino corrosivi e senza che si decompongano.
Si era già parlato delle leghe sodio-potassio (NaK) il cui eutettico (78% K) è liquido fra 12 e 785 gradi. Piccolo inconveniente: a contatto con l'umidità dell'aria prende fuoco.
Poi ci sono le miscele di sali fusi, che pure hanno un punto di fusione minore di quello dei componenti. Es. KNO3: 333°, NaNO3: 308°; miscela 40% KNO3, 60% NaNO3: sotto i 240°
Notare che secondo l'Handbook of Chemical Engineering del Perry il KNO3 comincia a decomporsi a 400° e NaNO3 a 380°, ma nel progetto dell'Enea la loro miscela viene fatta arrivare a 550°, sopra la quale, bontà loro, la miscela comincia a decomporsi.
Altri composti inorganici possibili, che non presentano fenomeni di decomposizione:
Berillio: fonde a 271° e bolle a 1450° . M=9.02, p.sp. 1.816, cp=0.423 kcal/kg/C, pspxcp=0.77 kcal/lt/C
Cesio: 28-670°, M=132.9, p.sp. 1.90, cp 0.432, pspxcp=0.82
Litio: 186-1336°, M=6.94, p.sp. 0.53, cp=0.876, pspxcp=0.464
Potassio: 62-760°, M=39.1, p.sp. 0.83 (liq), cp=0.20(L), pspxcp=0.166
Idrossido di potassio: 380-1320°, M=56.1, p.sp. 2.044
Nitrato di potassio:333-400°(dec.), M=101.1, p.sp. 2.11, cp=0.22, pspxcp=0.46
Sodio: 97.5-880°, M=23.00, p.sp. 0.97, cp=0.326(L), pspxcp=0.32
Idrossido di sodio: 318-1390°, M=40.0, p.sp. 2.13, cp=0.169, pspxcp=0.36
Nitrato di sodio: 308-380°(dec.), M=85.0, p.sp. 2.26, cp=0.26(L), pspxcp=0.58
Zolfo amorfo: 120-445°, M=32.06, p.sp. 2.046,cp=0.173, pspxcp=0.35
Cloruro di Zn: 283-732°, M=136.3, p.sp. 2.91, cp=0.134, pspxcp=0.39
(NB-i dati sono riferiti ai composti solidi a temperatura ambiente; passando ai liquidi e a temperature superiori i dati termici possono cambiare)Ultima modifica di Stregatto; 09-11-2009, 17:37.Commenta
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Che cosa significa la prima frase ? Che io sappia quei nitrati possono decomporsi ma bruciare mai.Originariamente inviato da Mimmi Visualizza il messaggio
La 'temperatura d'emergenza' penso che sia quella a cui cominciano a decomporsi.
Ma in realtà la decomposizione è un fenomeno che aumenta gradualmente con la temperatura e il Perry dice che cominciano molto prima, già al loro punto di fusione. Sarà un grado di decomposizione minore ma bisogna tenerne conto.
Io non userei quei sali, a meno che si metta in conto una certa produzione di NOx e un rinnovo continuo della miscela di sali.Commenta
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Sì, possso risparmiare qualcosa usando materiali meno pregiati per i tubi dove circola l'olio diatermico caldo, ma se sono obbligato a tenere le temperature più basse e a ridurre l'efficienza del ciclo, può darsi che si finisca per investire di più per ogni kW prodotto. Per esempio, a parita di potenza, dovrò ingrandire il parco specchi, che è il più costoso.Originariamente inviato da sunny life Visualizza il messaggio
Insomma occorre fare una ricerca delle condizioni di lavoro migliori.
E quale calore vuoi recuperare ? Visto che il fluido diatermico e i sali fusi lavorano a ciclo chiuso non disperdono calore. L'unico calore perso è quello ceduto dal vapore condensato in uscita dalle turbine; ma lì non c'è niente da fare se non cercare di migliorare l'efficienza del ciclo a vapore con tutti i piccoli trucchi usati nelle centrali (che non vedo usare nella centrale di Rubbia).
Alla fine sono d'accordo con te, quando sono in gioco investimenti notevoli bisogna ricorrere alla progettazione di una società di ingegneria, o almeno di un paio di ingegneri esperti per quelle potenzialità.Commenta
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La miscela di sali non è combustibile, ma ha natura comburente, cioè può favorire lo sviluppo di combustioni se presente, ovviamente una scintilla o una fiamma libera.Originariamente inviato da Stregatto Visualizza il messaggio
In poche parole se con un accendino si dovesse voler provare la capacità o meno di infiammabilità dei sali fusi, un abbigliamento ignifugo sarebbe consigliabile!
Intorno ai 700°C cominciano a decomporsi sviluppando gas.
A 900°C si formano ossidi di azoto.
La decomposizione, comunque già avviene a temperature che si aggirano intorno ai 600°C.
Vero anche che appena sopra al punto di fusione possono insorgere meccanismi decompositivi capaci di generare nitriti, oddidi, idrossidi...
Buona serataCommenta
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La miscela di Sali adottata, 60% nitrato di sodio, 40 % nitrato di potassio ha un suo perchè.
la capacità di scambio termico del sodio è decisamente maggiore rispetto a quella del potassio e non da ultimo devono considerarsi i costi....
Il potassio costa circa il doppio del sodio.Commenta
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con "non ci sono problemi" intendevo dire che spendendo di +
ci sono materiali migliori per aumentare le temperature nelle tubazioni, mentre per il calore intendevo propio quello del condensatore....Commenta
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Biomasse come corburente sono pienamente daccordo, il problema risale nella disponibilità. Su alcuni tavoli girano ancora proposte di progetti per tagli boschivi per produzione di biomasse.Originariamente inviato da Mimmi Visualizza il messaggio
Questa non é innovazione. Dobbiamo sperare che il trend in salita della coscienza ambientale generi qualche altra buona soluzione.dal sole... la vita.Commenta
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Tutto questo perché dai per scontato che un vettore termico debba essere per forza un fluido liquido.Originariamente inviato da Stregatto Visualizza il messaggio
Lancio una seconda provocazione:
Perché non un solido??dal sole... la vita.Commenta
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