Discussione: sali per impianto pilota

ciao colleghi, chi mi sa dire in concreto informazioni sui sali da utilizzare per trasportare calore a temperature di circa 500 gradi, in particolare...sono in vendita ? costano molto ? come vanno veicolati, esistono pompe e scambiatori di normale costruzione industriale?
grazie a tutti in particolare a chi mi risponderà.

Per ora più che collega sono solo uno studente, però avendoci fatto la tesi sopra qualche informazione ce l'ho.

Dunque...negli impianti di ultima generazione si è messa a punto una miscela di nitrati di sodio e di potassio. La ripartizione dovrebbe essere all'incirca 60 e 40%. A livello commerciale costano veramente poco, in quanto ampiamente usati in agricoltura come fertilizzanti.

Il problema più grosso è che solidificano all'incirca a 300° e quindi diventano necessari sistemi che li mantengano sopra quella temperatura (e che ovviamente consumano energia).

Per avere un'idea sui costi, su questo documento http://padis.uniroma1.it/getfile.py?...=pdf&version=1 c'è un'analisi finanziaria per un impianto solare termodinamico.

In particolare, per una superdicie dell'impianto di 6500 mq viene stimato il costo di una carica di sali intorno ai 160 mila euro, mentre il costo di 2 pompe da 30 Kg/s a 80 mila euro totali. Poi ci daresti qualche ulteriore informazione sul tuo impianto?

grazie mille janvanjal della risposta,preciso e puntuale....
anche io sono uno studente...nel senso che avendo un lavoro in proprio
mi porta a dover risolvere infiniti problemi di varia natura e quindi ...studiare
le varie soluzioni, quindi il "colleghi" era riferito alle persone che mettono molto del loro tempo ad analizzare problemi come questo e che personalmente mi appassionano.
il "progetto" è capire le varie problematiche di un impianto termodinamico e
tentare di preventivare un prototipo che rispetti i famosi 2500 mq "riceventi"
del decreto Bersani, semplice... a dirsi, personalmente vorrei ragionarci sopra
e ipotizzare un impresa "un prototipo funzionante in scala 1/100"
che ne dici?

ciao a tutti, è un po' off topic, ma non troppo;
Come liquido diatermico, cioè come liquido per solo trasporto di calore e non per accumulo un liquido ideale potrebbe avere queste caratteristiche?
Basso punto di solidificazione ( -12,5°C)
Alto punto di ebollizione (785°C)
Buona conducibilità termica (23,2 W·m^-1·K^-1)
Bassa capacità calorica specifica (0,982 J/g o 982 J/Kg)
Grazie per la risposta

Originariamente inviata da sunny life

ciao colleghi, chi mi sa dire in concreto informazioni sui sali da utilizzare per trasportare calore a temperature di circa 500 gradi, in particolare...sono in vendita ? costano molto ? come vanno veicolati, esistono pompe e scambiatori di normale costruzione industriale?
grazie a tutti in particolare a chi mi risponderà.

Vedo con piacere che qualcuno inizia ad interessarsi seriamente a questo tipo di impianti.
Stiamo parlando di sali per cui, il fluido termovettore è composto da una miscela di sali: comunemente usati in agricoltura.
Al contrario degli olii diatermici (con le loro problematiche di tossicità, pressioni e temperature).
Il costo si aggira intorno i 30€ il quintale variabili in base alle quantità acquistate, le caratteristiche fisiche oscillano in determinati range numerici al variare delle temperature di utilizzo.
La temperatura di solidificazione a pressione e temperatura ambiente (T=25°C) è di 238°C.

Ho acquisito dati specifici per densità, viscosità e calore specifico al variare delle temperature e pressioni, per cui per queste informazioni ne parliamo in privato.
Ti dico però che 1 kg di miscela riesce ad accumulare circa 390 kW alle temperature di funzionamento degli impianti che io progetto.

Il loro veicolamento nell'impianto è affidato ad un sistema idraulico appositamente studiato e gestito, però non ci sono regole fisse e l'ottimo lo si raggiunge solo con una buona progettazione.

Se qualcuno ha bisogno di consulenza, progettazione e fattibilità di questa tipologia di impianti mi contatti privatamente,

saluti.

Se in quantità non troppo grandiose sono semplici da trovare anche in settori non propriamente affini al solare..Vai in una macelleria e chiedi e251 ed e252, sono due conservanti e sono nitrato di sodio e nitrato di potassio in comode confezioni da 0,5 1 2 o 5 Kg..il prezzo sarà un pochino più elevato probabilmente..
Intanto se qualcuno mi può rispondere alla domanda precedente, cioè se quella sostanza precedentemente descritta va bene come liquido diatermico e magari usare i sali come accumulo o qualche altra sostanza consona

interessante icarus...quindi tu già progetti impianti termosolari,
completi o solo alcune parti? sei esperto in maccanica,elettrotecnica,idraulica,oppure piu in generale?
scusa ma vorrei capire meglio le tue competenze ed inoltre capire se hai gia dei progetti in corso?

grazie anche a tè blade, mi sai anche dire se servono particonari precauzioni nel gestire questi composti? nel senso se a 500 gradi possono rilasciare vapori..pericolosi?

Per certo ti posso dire che se raggiungono il punto di ebollizione si decompongono e rilasciano gas tossici, ma dovrebbe essere al di sopra dei 700°C..ti posso anche dire che non devono andare dispersi nell'ambiente in grosse quantità (sarebbe come fare un overdose di vitamine)..per il resto tutto ok, solo che al di sopra dei 600°C circa cominciano a corrodere anche metalli "inossidabili", a meno che non possieda componenti di materiale speciale che nemmeno l'ENEA usa..
Comunque complessivamente sono innocui, quasi sicuramente E252 il nitrato di potassio lo avrai addirittura mangiato quando hai mangiato qualche salume..
Bello sto argomento, spero di trovare qualche informazione in più che cerco perchè spesso le ditte di componenti tendono a glissare i privati..

la corrosione sarà un grosso problema...sopratutto sceglere tra materiali che costeranno parecchi euro kg...o mt, mentre mi domandavo se l'enea "vende"
i suoi tubi ricevitori, qualcuno di voi ha notizie in merito?

Per le notizie che ho io al di sotto dei 600°C non è così spiccata..dopo di che di certo non si possono usare tubi normali..potresti optare almeno per il fluido termovettore su alto e creare solo l'accumulo a base di sali..Un sistema nuovo..Io mi sto muovendo in quella direzione almeno..Lunedì cerco di sentire il mio fornitore e ti faccio sapere quanto costano i quei due sali puri in piccole quantità, ma sono certo che sarà la voce di spesa meno rilevante..

Strano, cercando sulle solite tavole delle proprietà fisiche (Perry's Chemical Engineer's Handbook) trovo:

KNO3: punto di fusione 333°C; inizio decomposizione a 400 C
NaNO3: punto di fusione 308 C; inizio decomposizione a 380 C

La miscela dei due avrà un punto di fusione minore di quelli dei singoli componenti ma mai alla temperatura ambiente. E prevedo che la decomposizione abbia luogo lo stesso intorno ai 380 C. Dunque quei due composti non sembrano adatti come fluidi diatermici ad alta temperatura.
Il fatto è che Rubbia prevedeva proprio quei due sali per il suo progetto Archimede
ENEA - Progetto Solare Termodinamico - Le Innovazioni del progetto
possibile che avesse pensato alla stabilità del fluido diatermico ?

Le leghe di sodio e potassio (NaK) con un % di potassio fra 40 e 90% sono liquide a temp. ambiente; in particolare la lega (eutettica) col 78% di K ha un punto di fusione di 12.6 C e un punto di eb. di 785 C.
E' una lega usata nei reattori nucleari. E' formata da componenti metallici e dunque si presta bene al pompaggio MHD, magneto-idrodinamico. Non ha tensione di vapore fino a 785 C dunque non richiede serbatoi in pressione.
NaK - Wikipedia, the free encyclopedia
E non credo che i componenti siano così costosi. Il NaK è addirittura in commercio. Insomma sarebbe il fluido ideale. E allora perchè Rubbia ha parlato di nitrati di Na e K ? Per confondere le acque ?

(NaOH: t.fus. 318 C, t.eb. 1390. Ha una t.fus. più bassa dei nitrati ed è stabile; e costa pure poco. Mah...)

NB Sodio e potassio non devono venire in contatto con l'aria e soprattutto con l'acqua che sviluppa idrogeno e calore. Dunque attenzione !

Ciao tiro a indovinare,stegatto.Forse parlando di un circuito dove il fluido circola sotto pressione,la pressione sopportata dalla miscela è maggiore a tal punto rispetto a quella atmosferica da spostare di molto le temperature di cambiamento di stato.

Solo una cosa, il NaK fonde a -12,6°C, e le caratteristiche fisiche sono scritte verso l'inizio del post..
Questo fluido però non è adatto all'accumulo di energia termica, ma solo al trasporto.
Per l'accumulo si potrebbe usare il litio, costa molto, ma ha caratteristiche interessanti.
In linea teorica un impianto di questo tipo dovrebbe essere più efficiente di quello a sali, dato che si può sfruttare un range di temperatura superiore.
Io sto cercando di muovermi in questa direzione, anche se non è esattamente semplice.
Di certo serve un sistema flessibile, io pensavo a una cosa così.
Tanto sole ed elevata energia termica:
collettori solari con NaK - scambiatore calore per vapore - passaggio in accumulo per raccolta e accumulo del surplus.
Quando non abbiamo abbastanza sole:
collettori con NaK - passaggio in accumulo per raccogliere energia - scambiatore calore per vapore.
Se siamo proprio proprio fortunati e non abbiamo abbastanza energia solare:
Usiamo uno dei 2 schemi sopra descritti in base alla situazione ed integriamo con uno o due bruciatori a biomassa e/o etanolo; bisogna vedere dove posizionarli, o all'accumulo o al NaK subito prima dello scambiatore di vapore o direttamente dove si producie il vapore.

Dopo tutto questa bella cosa è da vedere che motore usare per trasformare il vapore in energia elettrica e termica..
Io un'idea l'avrei...
Naturalmente invecie del litio in accumulo si può usare qualsiasi sostanza-composto, infatti anche se solidifica non dovremmo avere problemi (almeno penso) dato che non viene pompato da nessuna parte..
non usatemi contro il manganello

Le possibilità sono molteplici, è solo da vedere quanto si vuole spendere e che sistema utilizzare, poi con un po' di fantasia si può ottenere un sistema super flessibile in grado di sfruttare fino all'ultimo il sole.
L'unico problema è che abito nel cicolo polare alpino ed è un pochino più difficile

Originariamente inviata da paraflu3

Ciao tiro a indovinare,stegatto.Forse parlando di un circuito dove il fluido circola sotto pressione,la pressione sopportata dalla miscela è maggiore a tal punto rispetto a quella atmosferica da spostare di molto le temperature di cambiamento di stato.

NO, il punto di fusione di un solido è pochissimo influenzato dalla pressione
Questo vale per il punto di ebollizione, ma siccome per queste sostanze è altissimo non c'è questo problema

Originariamente inviata da blade

Solo una cosa, il NaK fonde a -12,6°C, e le caratteristiche fisiche sono scritte verso l'inizio del post..
Questo fluido però non è adatto all'accumulo di energia termica, ma solo al trasporto.
Per l'accumulo si potrebbe usare il litio, costa molto, ma ha caratteristiche interessanti.
In linea teorica un impianto di questo tipo dovrebbe essere più efficiente di quello a sali, dato che si può sfruttare un range di temperatura superiore.

Hai ragione, il litio liquido ha un calore specifico più che doppio di sodio e potassio. Ma se costa molto forse conviene ancora avere un serbatoio di NaK grande il doppio.

Di certo serve un sistema flessibile, io pensavo a una cosa così.
Tanto sole ed elevata energia termica:
collettori solari con NaK - scambiatore calore per vapore - passaggio in accumulo per raccolta e accumulo del surplus.
Quando non abbiamo abbastanza sole:
collettori con NaK - passaggio in accumulo per raccogliere energia - scambiatore calore per vapore.
Se siamo proprio proprio fortunati [volevi dire sfortunati] e non abbiamo abbastanza energia solare:
Usiamo uno dei 2 schemi sopra descritti in base alla situazione ed integriamo con uno o due bruciatori a biomassa e/o etanolo; bisogna vedere dove posizionarli, o all'accumulo o al NaK subito prima dello scambiatore di vapore o direttamente dove si producie il vapore.

Cioè useresti il NaK solo come fluido vettore e qualcos'altro per l'acsumulo ?
Mi sembra ragionevole. Allora non c'è bisogno di un liquido, l'hai già detto tu; usa un letto di ciottoli, costano niente e puoi usarne quanti vuoi (il calore specifico è 0.2, 4 volte meno del litio). Ci fai passare le serpentine con l'acqua da vaporizzare.

Dopo tutto questa bella cosa è da vedere che motore usare per trasformare il vapore in energia elettrica e termica..
Io un'idea l'avrei...

Non c'è molto da scegliere; una turbina, per le grosse potenze, o un motore alternativo per le piccole, tipo quello delle locomotive.

L'unico problema è che abito nel cicolo polare alpino ed è un pochino più difficile

Il problema vero è di riuscire a scaldare il fluido vettore almeno a 600 gradi. Ti ci vorrà un sistema di specchi a forma di paraboloide con sistema di puntamento/tracciamento automatico. Specchi lineari a sezione parabolica non ce la farebbero.

Ma non hai detto che potenza vorresti produrre. Per le piccole potenze lascia perdere Rubbia e Archimede; usa uno specchio lineare a sezione parabolica, facile da costruire, inclinato (con periodicità giornaliera) lungo il piano di movimento del sole, con un tubo nel fuoco della parabola dove passa il fluido vettore. Ti dovrebbe garantire 200 gradi almeno, sufficienti per avere vapore in pressione di qualche decina di atmosfere.
Si potrebbe eliminare lo stadio intermedio di scambio di calore fra il fluido vettore e l'accumulo, usando sia come accumulo sia come fluido vettore dell'olio diatermico, che è stabile fino a oltre 300 gradi e non costa molto.

Per l'accumulo penso di valutare più in la..
Le parabole sono piuttosto difficili secondo me da fare e far funzionare, opterei per quelle lineari, magari con una superficie bella grande, questo mi dovrebbe permettere di raggiungere buone temperature.
Bisogna sperimentare e trovare il miglior compromesso e una soluzione che sia il più possibile semplice.
Al momento il mio più grosso problema è ottenere i diversi componenti che mi servono perchè le varie ditte che ho contattato sono latitanti e per il momento sembrano non volermi rispondere.
Vedremo.
Per il motore opto per uno alternativo, rispolverare vecchie tecnologie cercando di migliorarle, penso di poter arrivare ad un bel rendimento.
Il mio problema è trovare anche i watt/h irradiati dal sole nella mia zona, trovo solo i watt/giorno, ma non dicono in quante ore, anche se con i dati giornalieri 2 conti li dovrei riuscire a fare.
Ok, penso che sia il caso di fermarmi, anche perchè il post è di sunny life e non voglio andare OT spostando le attenzioni su altri argomenti che magari a lui non servono

non cè nessun problema blade...sono tutte informazioni interessanti,
il nak è interessante..un po pericoloso però, il litio troppo costoso suppongo
mentre tu parli delle tue soluzioni come fossero gia in via di realizzazione,
hai stimato anche dei costi?

Si gli ho stimati, dato che il mio sistema non è industrializzato ma una cosa abbastanza autocostruita e non di produzione, stimo che per i 4 kw mi costi come un fotovoltaico, forse qualcosa di meno, ma con una produzione maggiore su base annua, oltre ad avere una produzione di acqua calda.
Poi molte sono supposizioni, mi manca il prezzo del NaK dei ricevitori dell'isolante aerogel, insomma è tutto da vedere.

Quasi fatto, non direi, posso procedere un passo alla volta in base agli euro che posso investire.

Per il motore a vapore sono fermamente deciso su un 4 cilindri a quadrupla espansione con rigeneratori e forse forse un riscaldatore, distribuzione a valvole, se riesco desmodromico.
Non sono propriamente in alto mare, ma ogni volta che finisco di definire il progetto, cerco di semplificare, economizzare ed aumentare l'efficienza.

Di certo andrò per moduli espansivi e sperimentazione fino a che arriverò al progetto finito.

In ogni caso una volta trovata la soluzione giusta sono convinto che il prezzo potrebbe arrivare tra 1/2 ed i 3/4 di uno stesso sistema fotovoltaico (come potenza nominale si intende). Con la differenza che sarà più efficiente e performante dello stesso.
Vedremo.

Il NaK è decisamente pericoloso, ma non più dell'olio diatermico ritengo.
Penso che con qualche soluzione abbastanza semplice si possa renderlo sufficientemente sicuro. In ogni caso condurrò alcune sperimentazioni.
Il mio più grande cruccio sarà lo scambiatore tra NaK e vapore che dovrà essere sicuro al 1000% altrimenti il motore lo trovo in soluzione polverosa, con l'aria non è così instabile, soprattutto se priva di umidità

Io lascerei perdere il NaK, che serve solo se si vogliono raggiungere alte temperature e che è molto più pericoloso.
Se si usano specchi concavi lineari non si arriva ad alte temperature. Direi che 200 gradi sono il target. E allora olio diatermico, sia come fluido vettore nel fuoco dello specchio sia come accumulatore. E una serpentina che passa nel serbatoio dell'olio per fare il vapore, quanto e quando serve.

Non mi aspetto grandi rendimenti da un ciclo a vapore a media pressione (a 200° sono circa 15 bar). Diciamo il 10%. E allora per produrre 4 kW di energia ci vogliono 40 kW di energia solare, cioè una superficie di specchi di circa 50 mq., quando c'è il sole a picco.(Tra parentesi anche con il fotovoltaico occorreranno più o meno gli stessi mq. di celle; sicuramente costano più degli specchi, che si possono fare con lamierino di acciaio inox)

Ma appena il sole si inclina addio ai 4 kW. Come media nel ciclo giorno-notte non si andrebbe oltre il kW. Ma chi ha bisogno di 1 kW in continuo, per uso domestico ? Davvero si consumano 24 kWh ogni giorno ? Io non credo. E allora quei 50 mq. di specchi dovrebbero essere d'avanzo.

Un vantaggio sarebbe che si potrebbe fare la quantità di vapore che serve giusto per produrre la potenza necessaria al momento. Niente batterie di accumulo (per 50 kWh ci vorrebbero 2 tonnellate di batterie, che costano). L'accumulo sarebbe fatto dall'olio.
Col fotovoltaico l'energia prodotta andrebbe accumulata nelle batterie.

PS. gli specchi dovrebbero essere basculanti per seguire il piano di movimento del sole, ma non c'è bisogno che lo seguano minuto per minuto, basta che ogni giorno, e forse anche meno spesso nei periodi di solstizio, tutto l'ambaradan venga inclinato in direzione del sole. Penso che esistano sistemi di tracciamento automatico, ma comunque fare degli specchi basculanti è più complicato che farli fissi.
(tempo fa ero capitato su un articolo dove si descrivevano degli speciali profili di specchi che permettevano di tenerli fissi tutto l'anno. Il rendimento era minore ma se ricordo bene si arrivava lo stesso a un fattore di concentrazione di 5-10, quanto basta per scaldare dell'acqua a 200 gradi)

Mmm..l'olio non mi piace per niente, è infiammabile, viene dal petrolio e simili, con quel tanto ci metto l'antigelo in pressione.
Personalmente io 40 kWh su 50 m2 penso che me li sogno, nemmeno d'estate.
L'alta temperatura mi aumenta l'efficienza che è quello che sto cercando, massimizzare l'efficienza con contenimento dei costi; per l'accumulo sono abbastanza tranquillo, ci sono un sacco di soluzioni.
Dopo di che, penso che con parabole lineari si possano ottenere alte temperature, non capisco perchè non dovrebbe essere possibile.
Ci tengo a sottolineare che non voglio essere critico ma semplicemente esprimo la mia opinione, magari anche sbagliata
In ogni caso tutti i suggerimenti ed intuizioni sono ben accetti.
In ogni caso staremo a vedere e speriamo di riuscire a trovare una o più soluzioni attuabili.
Buon lavoro a tutti

quindi se non ho capito male...il costo indicativo si aggirerebbe sui 24000 euro
ma...invece del motore non sarebbe meglio una piccola turbina a vapore?
qualcuno di voi ne ha viste in rete?
sarebbe interessante capire da quale potenza converrebbe adottare una turbina.

Mi sono scervellato un sacco per le piccole turbine e per il momento sembra che per potenze piccole non rendano bene.
Certo si possono usare anche quelle, ma tra riduttori etc.. proprio non so. In ogni caso sia per il motore che per le turbine bisogna farle girare con temperature alte, altrimenti l'efficienza va a farsi benedire.
In ogni caso l'espressione finale (la macchina) è quella che mi preoccupa meno, le ditte che avevo contattato non mi hanno ancora risposto.
Ah, per i 24000 spero e credo proprio di spendere molto meno, anche se si tratta di un prototipo.
Per l'efficienza a cui punto non dico nulla, altrimenti qui mi fucilano

Ciao, prova a dare un'occhiata a questo, purtroppo niente gratis, ma ti puoi fare una mezza idea.
Guarda le differenze tra il motori di tipologie diverse prestazioni e consumi.
In fondo c'è una turbina da 5HP da 33000 rpm con riduttore a 800; di quella non ci sono i pezzi ma gli schemi costruttivi; dicono però che i pezzi sono facilmente trovabili.

Scusa piccola amnesia.. Reliable Steam Engine Co.