Discussione: Solare termodinamico italiano: punto della situazione.

Originariamente inviata da Mimmi

Con il mio collega Caffarelli ho scritto l'articolo che leggete nel primo post della sezione.

Ho letto l'articolo, siete dei grandi. Spero di conoscervi di persona al più presto.

A proposito, mi sono distratto, a che punto é la mozione??

Originariamente inviata da Pademar

Non ho capito questa riflessione.... se ti riferisci al tubo ricevitore, considera che fra il tubo esterno in vetro temperato per alte temperature (boro silicato), e tubo in acciao interno é stato fatto il vuoto assoluto. Il vuoto rappresenta la coidentazione perfetta.
Buonanotte

Ma il vuoto non ferma certo l'irraggiamento di onde elettromagnetiche. Non a caso i thermos hanno un'intercapedine di vuoto ma anche superficie a specchio.

Come aveva notato anche:

Originariamente inviata da Stregatto

Restavano le mie perplessità sulla soluzione usata per il tubo collettore, ma effettivamente facendo i conti un tubo nudo a 580° disperderebbe per radiazione una buona fetta del calore ricevuto dagli specchi:
Q=5.67(T/100)^4 W/m²
per T=(273+580)=853 K, Q=30.000 W/m² !

Se il tubo isolante esterno fosse in grado di riflettere l'emissione del tubo interno (pur lasciando passare la radiazione solare ovviamente), si potrebbe alzare la temperatura e l'efficienza di raccolta del calore. Come detto l'emissione e' su spettri elettromagnetici diversi.
Quindi questi due parametri, hanno una certa importanza, sicuramente sono stati valutati.
In effetti si tratta semplicemente di utilizzare il famigerato 'effetto serra', la stessa cosa che fanno i pannelli termici. Qui pero' le temperature sono molto diverse, quindi non e' detto che lo stesso materiale renda altrettanto bene, inoltre il 'budget' e' maggiore, vista la criticita' di questo componente.

Segnalo che questi concetti sono riportati nel documento in questa discussione: Materiali idonei per il termodinamico

Forse e' possibile scegliere il materiale del tubo interno o trattare la sua superficie esterna per avere risultati simili.

ciao

Originariamente inviata da toninon

Non capisco poi perche' l'altezza da terra dovrebbe diminuire.

I thermos, al contrario del tubo ricevitore, hanno la prorogativa di non non disperdere il calore di una bevanda a sua volta inserita già calda.

A proposito di altezza: Eccolo!! Viene penalizzato il baricentro ma il tubo, nelle ore di massimo irraggiamento, é meno esposto a correnti d'aria, quindi più rendimento, meno giunti elastici, struttura più leggera = più sostenibile.
.

Originariamente inviata da Pademar

Non ho capito questa riflessione.... se ti riferisci al tubo ricevitore, considera che fra il tubo esterno in vetro temperato per alte temperature (boro silicato), e tubo in acciao interno é stato fatto il vuoto assoluto. Il vuoto rappresenta la coidentazione perfetta.

Magari lo fosse. Qui abbiamo un tubo interno a 550-600° che emette 30 kW/m² di radiazioni, l'ordine di grandezza delle radiazioni solare concentrate. Le perdite di calore per convezione da un tubo nudo sarebbero molto molto minori. E il tubo esterno in vetro DEVE fermarle, se non è come se non ci fosse. Ma sono radiazioni quasi nel campo del visibile (un tubo a 550° è al calor rosso) e un vetro trasparente alla luce ne fermerebbe solo una parte.
Risultato: la perte di radiazioni che sfugge è una perdita. La parte che viene fermata dal vetro lo riscalda, ma non credo che riuscirebbe a restituirne molta al tubo interno, perchè di mezzo c'è il vuoto.

Conclusione, io userei un tubo nudo, anche se per questo dovessi usare temperature di 400° invece di 550° per non perdere troppo calore per irraggiamento.

Originariamente inviata da Stregatto

Ma sono radiazioni quasi nel campo del visibile (un tubo a 550° è al calor rosso) e un vetro trasparente alla luce ne fermerebbe solo una parte.

Non proprio, la temperatura del sole e' circa 5800 K, lo spettro e' centrato intorno a 500 nm. Per un corpo nero a 580 C, 843 K, lo spettro e' centrato a 3400 nm. Mi sembra che i due spettri si possano considerare sufficientemente distinti. Anche se il punto in effetti e' proprio trovare materiali in grado di distinguerli.

Originariamente inviata da Stregatto

Risultato: la perte di radiazioni che sfugge è una perdita. La parte che viene fermata dal vetro lo riscalda, ma non credo che riuscirebbe a restituirne molta al tubo interno, perchè di mezzo c'è il vuoto.

Ma il vetro potrebbe rifletterla, non assorbirla.

Originariamente inviata da Stregatto

Conclusione, io userei un tubo nudo, anche se per questo dovessi usare temperature di 400° invece di 550° per non perdere troppo calore per irraggiamento.

Forse il costo del tubo sottovuoto verrebbe comunque compensato dalle minori perdite e dalle maggiori temperature raggiungibili.

ciao

allora...i sali li ho ordinati 25 kg per tipo....
per i tubi non ci sono problemi,
per la pompa ho seri dubbi,
anni fa costruivo pompe per travaso piombo (ovviamente fuso)
erano in ghisa centrifughe e non avevano tenute cioè l'albero girava con il piombo come lubrificante....
chi mi sa dire se potrebbe funzionare anche con i sali?
oppure quale soluzione ipotizzare?

Originariamente inviata da Pademar

Ho letto l'articolo, siete dei grandi. Spero di conoscervi di persona al più presto.

A proposito, mi sono distratto, a che punto é la mozione??

Ringrazio Pademar per ciò che ha scritto anche se puntualizzo che al 90% è merito di Emi che ha voluto fortemente scrivere l’articolo a 4 mani mettendo in campo tutta la sua energia “rinnovabile”.

A che punto è la mozione? Potrei rispondere che, figlia ed espressione di un distorto orientamento governativo, non è in evoluzione e non ha raggiunto nessun punto. E’ una mozione, dunque, semplicemente pretenderebbe di orientare la programmazione delle politiche energetiche nazionali da attuarsi nei prossimi anni.

Non considero l'articolo un documento politico anti-governativo. Non è mosso da nessun interesse economico.
Ma rimango fermo nel credere che non è possibile che chi ci governa assuma tali posizioni.
Rimango basito nel leggere, a proposito di politiche energetiche, che:
“…E' perciò evidente che la via da seguire non è quella di colpire e deprimere le attività imprenditoriali con astratti obiettivi di contenimento dei consumi…”
Dopo aver letto certe cose vogliamo ancora parlare della mozione?

Buona serata
Ale

Talmente grandi da farmi passare dalla parte del solare termodinamico dopo essere stato un avverso ......

Originariamente inviata da Stregatto

Conclusione, io userei un tubo nudo, anche se per questo dovessi usare temperature di 400° invece di 550° per non perdere troppo calore per irraggiamento.

Sono daccordo con Toninon che il costo del tubo sottovuoto verrebbe comunque compensato da maggiori rendimenti.

A parere mio ribadisco che al momento il tubo di Aa rappresenta la migliore tecnologia sul mercato.

Una ipotetica innovazione si potrebbe nel ricercare migliori materiali, tecniche e tecnologie sui rivestimenti per assorbire quanto più calore possibile, ma bisogna partire dallo stato dell'arte, credo che i tecnici dell'ENEA non hanno dormito pur di avere la migliore delle soluzioni.

Quindi... l'equazione ha un unico possibile risultato, a costo di essere noioso, bisogna studiare su vettori termici che abbiano meno limiti.

Io ci sto provando, se avrò dei buoni risultati... bé vedremo... chissà!!

E' chiaro "Alex", che se le cose dovessero andare bene, noi che crediamo nel termodinamico a concentrazione, nostro malgrado dovremmo andar via dall'Italia...

"Sono daccordo con Toninon che il costo del tubo sottovuoto verrebbe comunque compensato da maggiori rendimenti.
A parere mio ribadisco che al momento il tubo di Aa rappresenta la migliore tecnologia sul mercato."

Su questo sono d'accordo. Ma almeno sono state fatte delle semplici verifiche sperimentali su parti di impianto (specchio, tubo semplice o doppio) per confrontare le due soluzioni ?

Originariamente inviata da Pademar

Una ipotetica innovazione si potrebbe nel ricercare migliori materiali, tecniche e tecnologie sui rivestimenti per assorbire quanto più calore possibile, ma bisogna partire dallo stato dell'arte, credo che i tecnici dell'ENEA non hanno dormito pur di avere la migliore delle soluzioni.

In effetti credo anch'io che i tecnici dell'ENEA si siano fatti un bel mazzo e che sia logico ripartire da dove sono arrivati loro, se possibile, acquisendo al meglio lo stato dell'arte di quegli studi.
Ecco dal sito dell'ENEA, ENEA - Progetto Solare Termodinamico - Il tubo ricevitore, l'indicazione generale delle scelte fatte per il tubo.
In particolare:

Un opportuno rivestimento spettralmente selettivo sviluppato nei laboratori dell'ENEA, applicato sulla superficie esterna del tubo in acciaio, assicura il massimo assorbimento nello spettro della luce solare e la minima emissione di radiazione infrarossa dal tubo caldo, consentendo il raggiungimento dell'elevata temperatura di esercizio dell'impianto (550°C).

In effetti questo "opportuno rivestimento", credo abbia una importanza rilevante. E' probabile che ci siano tecnologie di applicazione particolari e brevetti di mezzo.
E' altrettanto probabile che altri abbiano sviluppato rivestimenti analoghi, magari studiando procedure piu' economiche. Ho letto da qualche parte su questo sito che il tubo sviluppato dall'ENEA ha un prezzo sui 1000 euro/m..

L'idea del tubo sottovuoto con capacita' riflettenti nella banda di emissione del tubo interno e' suggestiva, ma non sembra sia stata sviluppata dall'ENEA, probabilmente e' stata considerata ed accantonata in favore di quella del rivestimento del tubo interno.
Il vantaggio potrebbe essere una semplificazione del rivestimento del tubo interno, chissa se qualcun altro ha sviluppato l'idea.
Il punto di partenza potrebbe essere un analisi delle proprieta' di riflettanza dei vetri normalmente utilizzati per i pannelli solari termici, come detto si tratta semplicemente di creare un effetto serra, non per assorbimento ma per riflessione, se esiste qualche materiale in grado di farlo.

In ogni caso il rivestimento esterno del tubo interno e' un problema che va' affrontato.

ciao

problemino......sto cercando di capire come dimensionare
il flusso di sali, se riscaldo 35kg con T iniziale 280 gradi c° T finale 600 gradi c° di sali in 1 ora quanti kwt ho accumulato ?
se voglio dissipare tramite vapore questa energia con vapore a 550 gradi c° che quantita di acqua dovrò immettere nel generatore di vapore?
qualcuno di voi mi può aiutare?
grazie

Consiglio anch'io di darsi una lettura al documento segnalato da Toninon...praticamente viene spiegato che il rivestimento del tubo collettore, nonostante sottilissimo, ha un'importanza fondamentale nell'evitare le perdite.

Tutto si basa sui coefficienti di assorbimento e di emissività: il primo misura la frazione di radiazione che viene assorbita e trasformata in calore, in riferimento a un corpo nero, il secondo misura la tendenza a emettere radiazioni di un corpo ad alta temperatura, ancora con riferimento al corpo nero.

Quello che vorremmo è un valore molto alto di assorbimento e molto basso di emissività, ma la legge di Kirchoff impone che essi debbano essere uguali per radiazioni di uguale lunghezza d'onda.
Serve quindi un materiale selettivo, che si comporti in modo molto diverso a seconda che la radiazione sia quella solare (λ ≤ 3μm) o infrarossa (λ > 3μm).

Lo studio di questi materiali è per lo più in fase di ricerca, ma qualcosa è stato già prodotto a livello industriale con i cermet multistrato.

In Italia la punta di diamante è rappresentata dal gruppo Angelantoni, che ha con la controllata Archimede Solar Energy è impegnato nella produzione dei collettori selettivi per il progetto Archimede.

Tornando alla discussione sul fluido termovettore, provo a lanciare un'idea: perchè non vapore?

Date un'occhiata a questo link, è un articolo di qualche settimana fa Direct steam generation: Streamlining parabolic trough plants | CSP Today

Originariamente inviata da sunny life

problemino......sto cercando di capire come dimensionare
il flusso di sali, se riscaldo 35kg con T iniziale 280 gradi c° T finale 600 gradi c° di sali in 1 ora quanti kwt ho accumulato ?
se voglio dissipare tramite vapore questa energia con vapore a 550 gradi c° che quantita di acqua dovrò immettere nel generatore di vapore?
qualcuno di voi mi può aiutare?
grazie

usando la relazione gentilmente fornita da Mimmi Cp =1443 + 0,172 T (°C)
e integrandola tra T1 e T2
si ottiene
E = m·[1443·(T2-T1) + 0,172/2·(T2²-T1²)] = 17 MJ = 4724 wh = 4,7 kwh

In realtà sarebbe più corretto ragionare con la potenza, il tuo impianto sta fornendo 4,7 kw

Per quanto riguarda il vapore, occorre sapere a che pressione vuoi far funzionare l'impianto. In base alla pressione vedi l'entalpia del vapore a 550 gradi (da tabella), sottrai l'entalpia dell'acqua alla temperatura di partenza (sempre da tabella) e ottieni il calore da fornire per unità di massa.

Dividi 4,7 kw per il calore che hai ottenuto e ottieni la portata di acqua che deve circolare in kg/s

Sul problema dei materiali, in particolare tubo interno e tubo esterno, segnalo questo studio che riguardava esattamente quello: http://www.mismac-x.unina.it/Pubblic...Testo%2006.pdf
Putroppo su internet non ho trovato traccia dello studio completo, se avete qualcosa linkatelo.
In questo documento ci sono comunque alcuni grafici interessanti.

ciao

toninon lo studio è parecchio interessante, l'unico problema è che non è stato affatto tenuto conto della temperatura a cui sono esposti i materiali. Le proprietà ottiche infatti variano parecchio passando da temperatura ambiente ai 400-500° del collettore, ed è proprio questo che rende molto complicate le prove sperimentali, non tanto per il fatto di dover riscaldare il materiale, quanto per il fatto che anche lo strumento di misura finisce per essere riscaldato.

grazie janvaljan, quindi ipotizzando di avere un impianto
di 25-30 m2 di parabola dovrei far passare i 175 kg di sali in 1 ora
accumulando i 25kwh cioè 7 kg di sali per kwh,
quindi per rispettare il minimo del decreto bersani 2500 m2 riceventi x 1.5 kwh m2
=3750x7=26250 kg tot di sali 14m3 di serbatoio........quindi 2500kwh per 4 ore di media giornaliera = 10000 kwt dai quali ricavare possibilmente 2500 kwe ...un po pochino mi sembra....ho sbagliato qualcosa?

Buonasera!
Chiedo venia, ma in questi giorni ho un impegno noioso quanto essenziale, distante anni luce dalla mia passione!

Non posso non replicare a qualcuno dei vostri post!
Pademar, Sulzer1, grazie davvero per le vostre parole.

Poi...

35 kg di sali sono davvero pochi.
Una centrale termoelettrica a concentrazione o termodinamica non si dimensiona partendo dalla quantità di sali.

Ordiamo le idee.

Il collettore solare (concentratore + ricevitore) è l'elemento essenziale del campo solare.

6 collettori in serie formano una stringa.
1 collettore è lungo 100 m (comprensivi delle torri di puntamento etc..)
Per ogni collettore si contano 24 tubi ricevitori (ciascuno lungo circa 4 m).

Considerando gli allacci ed il rinvio tra file di SCA (Solar collector assembly) può supporsi per ciascun loop (stringa) una lunghezza di circa 650 m.

Come si arriva alla portata di sali?

Supponiamo di conoscere il numero di stringhe presenti nel campo.
La portata di sali si calcola dal rapporto tra la potenza termica e il calore specifico dei sali a p costrante moltiplicato per il salto di temperatura nominale.

Nota la portata nominale (kg/s), dividendo questa per il numero di loop, si conosce la portata necessaria circolante in ciascuna stringa.

Noti i diametri delle tubazioni (ricevitori DN 70 mm, allacci etc DN 64 mm-50 mm) si ricava il volume di sali, e dalla densità la massa, cioè i kg.

Quanto si accumula?

Ma questo dipende dalla potenza richiesta dalla turbina.
Cioè dalla portata di sali necessaria al GVS.

Poi perchè dovete supporre un collettore così piccolo?
L'area di uno SCA è di 566 m^2.
Dovete , volendo, scalare le grandezze.

Ancora.
Esiste una teconologia per la quale il tubo ricevitore rimane fisso.
E' quella Fresnel.
La sviluppa FERA.

Archimede SolarEnergy è il top per quel che riguarda i tubi.
Riveste il ricevitore con materiale spettralmente selettivo... 3 strati...
tecnica di rivestimento magnetron sputtering.
Trovate informazioni sul sito SOLARE XXI.

Buona serata a tutti!

Emi

ovvio che non si useranno 35 kg...come puoi leggere probabilmente per l'accumulo ne servono circa 26000
i 35 li ricavo dai primi due sacchi e comincio con un concentratore
a parabola biassiale da 25 m2 a verificare se i conti almeno si avvicinano alla realtà.....sinceramente sto cercando di capire
se il costo di un' impianto di 2500 m2 puo ripagarsi in 7-8 anni max. sono sicuro che voi confidiate cecamente nei calcoli e prove effettuati da altri, io purtroppo li vorrei verificare di persona, ma ho dei dubbi che ci siano delle serie possibilità,
a proposito, chi di voi a chiesto e ricevuto un'offerta con prezzo, quantitativo minimo e documentazione da Aa ?
e gia che ci siamo chi conosce il prezzo indicativo di una turbina
da 1MW....grazie a tutti...notte

Originariamente inviata da sunny life

grazie janvaljan, quindi ipotizzando di avere un impianto
di 25-30 m2 di parabola dovrei far passare i 175 kg di sali in 1 ora
accumulando i 25kwh cioè 7 kg di sali per kwh,
quindi per rispettare il minimo del decreto bersani 2500 m2 riceventi x 1.5 kwh m2
=3750x7=26250 kg tot di sali 14m3 di serbatoio........quindi 2500kwh per 4 ore di media giornaliera = 10000 kwt dai quali ricavare possibilmente 2500 kwe ...un po pochino mi sembra....ho sbagliato qualcosa?

sunny scusa ma non ti seguo granchè. Facciamo le cose in ordine:

30 mq di parabola. In che città è l'impianto? Quant'è la radiazione diretta? Vuoi fare il calcolo su quella massima o su quella media? Trovi i dati qua PV potential estimation utility

Qua in Puglia i massimi sono intorno ai 650 W/mq, la media sui 300
Prendiamo il valor medio e otteniamo 9 kw di radiazione totale incidente sul campo di collettori. Ipotizziamo un rendimento radiazione->calore al fluido intorno al 70% e otteniamo 6,3 kw di energia termica. In base ai calcoli fatti prima risultano 135 wh/kg quindi possiamo far circolare una portata di 6300/135=46.6 kg/h.

Questa è la portata di fluido che deve circolare, ma la quantità totale di fluido nell'impianto dipende da altri fattori: volume totale delle tubazioni, quantità dell'accumulo etc

Giusto per spiegarmi meglio: immagina di avere un tubo chiuso a formare un anello. Lo riempiamo con 100 litri acqua. Ora nello stesso tubo possiamo far circolare una portata di 1 l/h o di 1000 l/h a seconda di quale sia la velocità dell'acqua all'interno del tubo.

Quindi in teoria l'impianto potrebbe girare anche con 1 chilo di sali se potessi farli circolare ad altissima velocità e in tubi sottili. Quindi il calcolo del volume totale non è tanto semplice, fino a quando non si ha ben chiara la geometria finale dell'impianto.

Noto ora che stai considerando 1.5 kw (e non kwh) al mq di energia ottenibile, al netto del rendimento. Come sei arrivato a questo valore? Conta che, anche nel Sahara, il massimo a qui si arrive è 850 w lordi.

Calcolando 300 w/mq e 0.7 di rendimento, con 2500 mq di pannelli arrivi a 525 kw di potenza termica, ossia circa 150 kw di potenza elettrica, con rendimento al 30%. In 4 ore raccogli 600 kwh elettrici

grazie Janvaljan, ho verificato e risulterebbe una media di 3960 w m2 giorno, ma forse è meglio che mi chiarisca le idee...
è corretto dire che 1m2 di superfice riceve circa 1 kw termico ?
se considero una media di 4 ore sole giorno ottengo 365x4x1=1460 kwht
se moltiplico 1460x2500=3650000 kwht se l'impianto rende il 10% otterrò
365000 kwh elettrici pagati a ? ( 0.22 euro)
farebbe 80300 euro....è semtre troppo poco.......
datemi una mano....quali sono i parametri da "aggiustare" ?

Il punto di partenza e' l'energia captabile dal sistema.
Per un sistema a concentrazione biassiale (parabola) si tratta della DNI, Direct Normal Irradiance, cioe' della radiazione diretta proveniente dal sole e concentrabile dagli specchi.

Pero' parlando di concentratori parabolici lineari ad orientamento monoassiale i valori saranno inferiori. A causa dell'orientamento non normale al sole ed anche dell'angolo di riflessione sul ricevitore (tubo) non ottimale.

L'ENEA per la Sicilia ha stimato, nelle zone migliori, valori medi annuali della DNI di 1750 kWh/mq all'anno.

Comunque un rendimento complessivo del 10 % mi sembra davvero basso.

ciao

Originariamente inviata da janvaljan

Tornando alla discussione sul fluido termovettore, provo a lanciare un'idea: perchè non vapore?

Date un'occhiata a questo link, è un articolo di qualche settimana fa Direct steam generation: Streamlining parabolic trough plants | CSP Today

Non riesco a collegarmi a questo Link..

Originariamente inviata da sunny life

a proposito, chi di voi a chiesto e ricevuto un'offerta con prezzo, quantitativo minimo e documentazione da Aa ?

nr. 2 tubi da 4 ml. circa 2900 euro.

Originariamente inviata da janvaljan

In Italia la punta di diamante è rappresentata dal gruppo Angelantoni, che ha con la controllata Archimede Solar Energy è impegnato nella produzione dei collettori selettivi per il progetto Archimede.

della quale ne é entrata a far parte la Siemens entrando nel capitale societario con una quota pari al 27%.

La Siemens produce ottime turbine.

Cari governatori... il futuro é dietro la porta che state cercando, inutilmente, di sbarrare. http://titano.sede.enea.it/Stampa/sk...odetail&id=306