Discussione: Solare termodinamico italiano: punto della situazione.

Segnalo anche questo link: progetto archimede

Originariamente inviata da toninon

Ma avrai letto anche tu che con l'uso dei sali e' previsto un serbatoio freddo a 290 gradi.

Sì, i sali a 550° cedono calore per produrre vapore surriscaldato a 500° a partire da acqua fredda, e si raffreddano a 290° (questo può significare che l'acqua viene fatta evaporare a una temperatura sui 250°, corrispondente a una pressione di 40 bar circa). Poi il vapore si espande fino a 0.1 bar e 45° e si condensa a questa temperatura.
Cioè i sali non possono raffreddarsi di più, sia perchè diventerebbero solidi, sia perchè per raffreddarsi di più dovrebbero produrre vapore a temperatura a pressione più basse, con rendimento più basso

Dunque un sistema ibrido, in cui il riscaldamento sarebbe per la parte iniziale (diciamo fino a 300 gradi) con calore di provenienza solare e per la restante parte da combustibili fossili, non potrebbe essere basato sui sali come fluido di interscambio. Immagino si usino gli olii 'diatermici'.

Il riscaldamento da 300° in su sarebbe realizzato in un forno a gas, come nelle normali centrali a vapore.
Sotto i 300° il calore sarebbe dato da qualunque vettore a 300-350°; potrebbero essere sali fusi o olio diatermico

In effetti se si tratta di risparmiare combustibili fossili questo sistema sembrerebbe superiore, potrebbe far storcere il naso ai puristi ed essere utilizzato contro il termodinamico (come nella mozione).
Ma effettivamente attualmente c'e' da gestire un passaggio dai combustibili fossili alle fonti rinnovabili e questo per un periodo di diversi decenni.

D'altra parte che senso avrebbe avere centrali solari al 100 % quando poi e' comunque necessario integrare (integrare e' un eufemismo) la produzione solare con energia da fossili ?

Certo in prospettiva le centrali solari 'pure' potrebbero emergere, ma per quello c'e' tempo direi.

Sono d'accordo.

Buonasera!
Purtroppo rapidamente quest'oggi rispondo volentieri alle discussioni sin qui sviluppate.
Per quel che riguarda una centrale termodinamica combinata, non è previsto l'ultilizzo di olii diatermici come fluidotermovettore a patto che questo non rientri nel progetto.
Un impianto solare termoelettrico "ibrido", dunque combinato con una centrale che produca energia elettrica, può certamente usare la miscela di sali fusi (nitrati di sodio e potassio) come fluido veicolante calore.
La scelta delle temperature per la miscela entro il serbatoio freddo dipende, come correttamente espresso nei post letti, dalla temperatura di cristallizzazione dei sali pari a 238 °C.
Quella di ingresso al GVS, dipende sia dalle caratteristiche del fluido, ma soprattutto dal tubo entro il quale scorre, che garantisce stabilità a temperature che non superino i 550°C.
Ciò posto, nel caso in cui si voglia pensare di installare una centrale di tipo combinato, ricordo che non necessariamente debba trattarsi di combinazione con impianto a combustibili fossili.
Nel qual caso, comunque, il fluido termovettore rimarrebbe la miscela di sali fusi, con un incremento del rendimento della turbina, che avrebbe garantito anche il supporto in termini di vapore surriscaldato proveniente dal generatore di vapore a recupero.
Volendo rimanere, come tutti immagino ci auguriamo, nel campo degli IAFR, può ritenersi centrale "Ibrida" una solare termodinamica combinata con biomasse.

Vi lascio ad una piacevole serata.

Mi chiedo perchè tutte le centrali a combustione del Sud Italia non possano essere convertite ad un sistema ibrido termodinamico.

Faccio un esempio: prendiamo la centrale Federico II di Brindisi, la più grande d'Italia. Delle 4 sezioni da 660 MW ciascuna ipotizziamo di volerne "ibridizzare" solo una. Da considerazioni energetiche si può ricavare una potenza termica necessaria di all'incirca 600 MW. Ipotizzando condizioni ottimali di esercizio, servirebbero circa 140 ettari di collettori, per una superficie totale, compresi gli spazi, di circa 280 ettari.

Guardando dal satellite la zona intorno alla centrale (che si affaccia sul mare), si nota un'ampia estensione pianeggiante libera da ostacoli, un sito ideale per l'impianto dei collettori.

I vantaggi sarebbero molteplici:

-aumento di 150 MW della potenza massima dell'impianto ibrido rispetto a quello standard, con rendimento di trasformazione di circa il 25%
-interventi minimi sulla centrale originaria
-costo totale dell'intervento riferibile solo all'acquisto e alla messa in opera dei collettori, molto minore rispetto ad un impianto termodinamico standard di pari grandezza

e ancora molti altri.

Ovviamente il mio esempio è volutamente esagerato. Si potrebbe partire da una centrale più piccola lavorando nello stesso modo, per poi estendere il progetto ad impianti più grandi quando il know how sarà maggiore.

Il tutto a patto che ci sia una convinta volontà politica...

sali...sali...ma questi sali dove si acquistano?
a prezzi industriali intendo, qualcuno me lo può dire?

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.

Originariamente inviata da Roby

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.

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 ?

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!

Originariamente inviata da Mimmi

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!

Effettivamente il fumo scaturiva dalla mia domanda ermetica , la riformulo.
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 ?

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!

Originariamente inviata da Mimmi

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!

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 .....

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!

Originariamente inviata da eroyka

Buon giorno Mimmi,
approfitto della sua presenza per chiedere una spiegazione tecnica.
Nel filmato che è stato indicato poco sopra viene specificato che nell'impianto di priolo è stato creato un accumulo di sali fusi caldi, e capisco bene la motivazione, ma anche un accumulo di sali a bassa temperatura.
A cosa serve questo accumulo? Per equilibrare le quantità di sali in circolazione o per altro?
Perchè la motivazione mi sfugge.
Grazie se mi vorra dare delle delucidazioni.
Roy

Salve Roy, aggiungo alle preziose informazioni di Mimmi un link di animazione che chiarisce molto bene il funzionamento delle centrali a Sali fusi.

> http://www.solarmillennium.de/upload/Animationen/andasol_blue_engl.swf
>

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.

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 ?

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

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!

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.

Originariamente inviata da Pademar

Salve Roy, aggiungo alle preziose informazioni di Mimmi un link di animazione che chiarisce molto bene il funzionamento delle centrali a Sali fusi.

> http://www.solarmillennium.de/upload/Animationen/andasol_blue_engl.swf
>

GRANDE Pademar!

Ale

Sera!
Risponderei volentieri.
E' quello che tento di fare, ma credo ci sia qualche problema e il mio messaggio è troppo lungo...

Originariamente inviata da sunny life

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.

Le ho inviato quanto domandava in privato, non essendo riuscita a postare la mia risposta.
Cortesemente le chiedo di proporla così che sia disponibile per tutti, qualora dovessero essere interessati!

Vi lascio ad una piacevole serata!

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...

Originariamente inviata da Mimmi

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.

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.

"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!

Originariamente inviata da Mimmi

Le ho inviato quanto domandava in privato, non essendo riuscita a postare la mia risposta.
Cortesemente le chiedo di proporla così che sia disponibile per tutti, qualora dovessero essere interessati!

Vi lascio ad una piacevole serata!

Buongiorno Mimmi
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.