Discussione: Solare termodinamico italiano: punto della situazione.

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?

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.

Originariamente inviata da Pademar

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...

Intanto cominciamo subito a scartare i composti organici.
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)

Originariamente inviata da Mimmi

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.

Che cosa significa la prima frase ? Che io sappia quei nitrati possono decomporsi ma bruciare mai.

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.

Originariamente inviata da sunny life

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?

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.
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.

Originariamente inviata da Stregatto

Che cosa significa la prima frase ? Che io sappia quei nitrati possono decomporsi ma bruciare mai.

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.

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.
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 serata

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.

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....

Originariamente inviata da Mimmi

Buongiorno!

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.

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.
Questa non é innovazione. Dobbiamo sperare che il trend in salita della coscienza ambientale generi qualche altra buona soluzione.

Originariamente inviata da Stregatto

Intanto cominciamo subito a scartare i composti organici.
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.

*********

(NB-i dati sono riferiti ai composti solidi a temperatura ambiente; passando ai liquidi e a temperature superiori i dati termici possono cambiare)

Tutto questo perché dai per scontato che un vettore termico debba essere per forza un fluido liquido.

Lancio una seconda provocazione:

Perché non un solido??

"Perché non un solido??"

Stai parlando dell'accumulo naturalmente.
E' vero. Si potrebbe pensare a un sistema formato da uno strato di rocce attraverso cui passano i tubi con l'olio diatermico.
Costa pochissimo ma ha uno svantaggio, il cattivo scambio di calore, per le piccole superfici di contatto.

Allora si può pensare a una massa di rocce, che fanno da volano termico principale, con le intercapedini riempite da un liquido ad alto punto di ebollizione (magari lo stesso olio diatermico, comunque qualcosa di alta conducibilità) avente la funzione di trasmettere il calore dai tubi alle rocce. Costo minimo, sicurezza massima, perchè l'olio delle intercapedini sarebbe in minima quantità.
Basta verificare che il calore si trasmetta all'interno delle rocce con velocità sufficiente a sfruttarne tutta la capacità, ma visti i tempi dei transitori non dovrebbero esserci problemi.
E basta fare in modo che le rocce si possano dilatare e contrarre senza spostarsi e senza schiacciare i tubi che ci passano.

Bravo Pademar. Grazie per il suggerimento. Con il sistema del liquido nelle intercapedini dovrebbe funzionare bene.

Buonasera!
ma che bravi che siete!

Punto lo stesso sui sali...perchè anche per il decomissioning non creano problemi...l'olio diatermico, comunque rappresenta un fondato rischio...

Ma davvero piacevole e gustoso lo scambio con voi!
Buona serata!

Originariamente inviata da Stregatto

"Perché non un solido??"

Stai parlando dell'accumulo naturalmente.
E' vero. Si potrebbe pensare a un sistema formato da uno strato di rocce attraverso cui passano i tubi con l'olio diatermico.
Costa pochissimo ma ha uno svantaggio, il cattivo scambio di calore, per le piccole superfici di contatto.

Allora si può pensare a una massa di rocce, che fanno da volano termico principale, con le intercapedini riempite da un liquido ad alto punto di ebollizione (magari lo stesso olio diatermico, comunque qualcosa di alta conducibilità) avente la funzione di trasmettere il calore dai tubi alle rocce. Costo minimo, sicurezza massima, perchè l'olio delle intercapedini sarebbe in minima quantità.
Basta verificare che il calore si trasmetta all'interno delle rocce con velocità sufficiente a sfruttarne tutta la capacità, ma visti i tempi dei transitori non dovrebbero esserci problemi.
E basta fare in modo che le rocce si possano dilatare e contrarre senza spostarsi e senza schiacciare i tubi che ci passano.

Bravo Pademar. Grazie per il suggerimento. Con il sistema del liquido nelle intercapedini dovrebbe funzionare bene.

se invece delle rocce immagini un sistema composto da sferette di acciaio omeogranulari contenute in un serbatoio coibentato ( tutte dello stesso diametro ) avrai grande capacità di accumulo grazie al peso specifico , grazie alla elevatissima superficie specifica del sistema , grande velocità di scambio e meno rischi di cercare l'olio nei pori delle rocce o le rocce in sospensione nel fluido. Io condivido l'idea di Nostra Signora del Termodinamico che l'olio diatermico sia pericoloso e raggiunga temperature troppo basse....
I sali fusi trattati da chi ne conosce la tecnologia ( offelè fa l'tò mestè , dicono a Milano ) sono la opportunità più favorevole di movimentare e conservare grandi quantità di energia termica ad alta temperatura oggi realizzabile

ok allora deciso per i sali.....adesso continuiamo con il discorso che pompe usiamo? esistono in commercio centrifughe per sali a quelle temperature?

Sì certo che esistono!
pompe centrifughe multistadio a mandata verticale 12-14 m.

Due pompe per ogni serbatoio.
Una principale, l'altra ausiliaria!


"Nostra Signora del Termodinamico"...Sulzer1...Quale onore!

Saluti

bene....di che portata le mettiamo ?
2500 m2 riceventi quanti l 0 kg di sali al minuto facciamo girare?

Ops...leggo un mio errore...pompe monostadio!
pardon..

Allora..il dimensionamento del sistema di pompaggio non è immediato.
Dipende dalla portata di progetto dei sali e dalla prevalenza.

La portata di progetto ha a che vedere, cioè si calcola considerando la potenza termica del GVS.
La prevalenza è evidentemente dipendente dalle perdite di carico nel GVS e nelle tubazioni di raccordo tra serbatoi.

:-)

Vorrei tornare sull'argomento sali, a costo di essere noioso.
L'uso dei sali fusi permetterebbe
a) di salire di temperatura
b) di aumentare il rendimento del ciclo vapore, o se vogliamo di ridurre le dimensioni degli specchi
c) di abolire l'uso di olio diatermico, che è in fiammabile e limita la temperatura
L'unica obiezione ai sali fusi che ho sentito è che richiedono materiali pregiati.
Ne siamo sicuri ? Se è una questione di temperature con i soli acciai austenitici AISI 316 si può arrivare tranquillamente fino a 500°
Esistono altri fattori contrari ? se sì diciamolo subito così ci mettiamo una pietra sopra. E poi fate come volete...

Buonasera!

L'utilizzo di una miscela di sali come fluido termovettore consente di :

1) incrementare la temperatura di esercizio nominale cioè 550 °C ; con l'olio diatermico la temperatura massima raggiungibile è di 390 °C.

2) ottenere vapore surriscaldato a 540 °C, recuperando l'energia perduta causa dispersioni termiche nelle tubazioni;

3) ACCUMULARE senza dover necessitare di un quarto scambiatore in uscita dal campo solare come avviene invece, ad esempio, per le centrali spagnole.

Questo ovviamente in sintesi.
Altri i pregi:

a) i costi ridotti rispetto all'olio diatermico ( oltre alla pericolosità dell'olio, una delle ragioni per le quali si sceglie di non utilizzarlo come fluido d'accumulo risiede nella spesa eccessiva che dovrebbe sopportarsi)

b) fertilizzante in caso di decomissioning

c) facilità di reperibilità; nitrati di sodio e potassio sono grani "pregiati" ma non più di altri...non si creda che il costo sia così elevato (circa 1400 € a tonnellata)

L'utilizzo di Sali non ammette riduzione delle superfici riflettenti.
Tra l'altro, tolti gli Eurotrough da 150 m, gli specchi hanno mantenuto la stessa lunghezza, e più o meno la stessa apertura; esistono specchi da 50 m, che sono raramente considerati e solo quando la geometria del sito non consenta altrimenti.
Insomma i collettori sono lunghi 100 m; una riduzione, possibile, deve valutarsi ad hoc.

Sulle temperature, in ultimo, e poi non lo ripeto più o rischio la monotonia, gli AISI 316 Ti (ricevitori) raggiungono T pari a 580 °C quando i nitrati sono a 550.

L'unica criticità mossa alla miscela considerata è il pericolo di congelamento; come però più volte espresso esistono meccanismi di protezione, di isolamento stringhe, che limitano il problema qualora dovesse proporsi, rendendolo decisamente meno critico di quanto si pensi.

Altri fattori contrari non esistono.

Possono poi supporsi, come proficuamente accade in questo stesso forum, soluzioni alternative.
Ma rispetto alla tecnologia attuale, carissimo Stregatto, mai noioso, io metto tutte e due le mani sul fuoco.

Buona serata!

Emi

Ma allora siamo d'accordo !
Mi era sembrato che qui, per ragioni che non capivo, venisse preferito lo schema a olio diatermico+sali fusi; tanto è vero che Pademar aveva fornito un'animazione di questo schema:
http://www.solarmillennium.de/upload..._blue_engl.swf

Sono felice di essermi sbagliato.
A questo punto rimane lo schema con circolazione e accumulo a sali fusi.

L'abolizione dell'accumulo non darebbe molti vantaggi, a parte il costo dei sali che è basso. E allora meglio privilegiare la continuità di marcia.

Originariamente inviata da Stregatto

"Perché non un solido??"

Stai parlando dell'accumulo naturalmente.

No... parlavo di vettore termico: (vettore termico allo stato solido).

Originariamente inviata da Stregatto

"Perché non un solido??"

E' vero. Si potrebbe pensare a un sistema formato da uno strato di rocce attraverso cui passano i tubi con l'olio diatermico.
Costa pochissimo ma ha uno svantaggio, il cattivo scambio di calore, per le piccole superfici di contatto.

Allora si può pensare a una massa di rocce, che fanno da volano termico principale, con le intercapedini riempite da un liquido ad alto punto di ebollizione (magari lo stesso olio diatermico,....

La roccia ha grande inerzia termica, va bene per scambiare calore con tubi di acqua da riscaldare.
L'intercapedine di un "serbatoio geotermico" é preferibile metterci dentro la lana di roccia o meglio ancora il vuoto assoluto. (sottovuoto).

A Potenza (dove vivo) stiamo sperimentando, a livello di prototipo un "serbatoio geotermico" più o meno simile. In pratica il serbatoio in roccia (pieno di sabbia compatta) dove dentro ci passano due serpentine elicoidali (molla) di diversi diametri, le prima (quella più stretta): entrata e uscita vettore termico; la seconda (quella più larga): entrata e uscita acqua per uso sanitario.

Non so come si fa, posso visualizzare un allegato??

Non so come si fa, posso visualizzare un allegato??

Quando vai a srivere nel box qui sotto per la risposta clicca sul pulsante "Modalità avanzata" e troverai sotto il bottone "gestione allegati" dove potrai inserire un sacco di tipologie di file.
Roy

Originariamente inviata da Stregatto

Ma allora siamo d'accordo !
Mi era sembrato che qui, per ragioni che non capivo, venisse preferito lo schema a olio diatermico+sali fusi; tanto è vero che Pademar aveva fornito un'animazione di questo schema:
http://www.solarmillennium.de/upload..._blue_engl.swf

Sono felice di essermi sbagliato.
A questo punto rimane lo schema con circolazione e accumulo a sali fusi.

L'abolizione dell'accumulo non darebbe molti vantaggi, a parte il costo dei sali che è basso. E allora meglio privilegiare la continuità di marcia.

Lo schema si riferisce al funzionamento di una centrale ad olio diatermico, ma, come già detto da Mimmi "Signora del Termodinamico" :-), serve a chiarire il funzionamento di una centrale termodinamica a concentrazione.