Discussione: Solare termodinamico italiano: punto della situazione.

Originariamente inviata da Pademar

Non riesco a collegarmi a questo Link..

L'intero sito sembra non funzionare...peccato perchè era un'analisi molto interessante. Il succo è che usando direttamente vapore nei collettori si avrebbe migliore efficienza e minori costi, nonchè minore impatto ambientale.

Rimangono "solo" da risolvere alcuni problemi tecnici, relativi al contenimento del vapore in pressione e soprattutto alla separazione della fase acqua/vapore durante i transitori, ossia quando l'irraggiamento cala improvvisamente, come durante il passaggio di una grossa nuvola.

Di ricerca se ne sta facendo parecchia, quindi credo che prima o poi si potranno abbandonare sali fusi e olio diatermico per convergere verso la soluzione forse più semplice.

Originariamente inviata da toninon

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

toninon dove hai trovato il dato della DNI annuale? Ho speso parecchio tempo per cercarlo ma ho trovato solo la DNI giornaliera.
Quanto pensi possa calare con inseguimento monoassiale?

Per quanto riguarda il rendimento: per impianti di grandi dimensioni e a regola d'arte si può supporre 70% nei collettori, 95% nel trasferimento di calore al vapore e 30% nel ciclo Rankine per un totale del 20%. Per un impianto "artigianale" credo che 10% sia già un ottimo valore, considerando le pressioni e temperature più basse

per sunny life: come detto da toninon devi basarti sui valori della DNI e in Italia i massimi sono intorno ai 700 w/mq. Molto meglio è considerare il valore annuale, come i 1750 kwh/mq citati sempre da toninon.

In quel caso il tuo impianto di prova genererebbe 1750x30x0.05 = circa 2600 kwh annui, mentre quello finale 1750x2500x0.1= 437 MWh annui che non sembrano tanto male

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

L'acqua in condizioni bifasiche, cioè in fase di evaporazione, sarebbe un ottimo fluido per la raccolta del calore perchè ha un altissimo coefficiente di scambio di calore, fino a 10000 kcal/m²/h/C. Buono anche il coefficiente dell'acqua liquida, cattivo quello del vapore.
Quindi non si possono usare i collettori per surriscaldare il vapore prodotto. Si potrebbe invece usare dell'acqua a pressione vicina alla critica (221 bar) in modo che il suo riscaldamento avvenga tutto in fase liquida, con evaporazione finale a temperatura prossima alla critica (374 C).
C'è però il problema che, come si vede in un diagramma di Mollier, del vapore saturo in condizioni prossime al punto critico non potrebbe essere usato in una turbina perchè durante l'espansione finirebbe entro la curva limite con un tenore di liquido inaccettabile per le normali turbine, a meno di spezzare l'espansione in tanti stadi, con separazione intermedia del liquido formato, cosa un po' macchinosa.
Per evitare questo si dovrebbe partire da temperatura e pressione molto minori, diciamo non più di 10 bar (partendo da 10 bar, 180 C e espandendo a 0.1 bar, lo scarico di una turbina con l'80% di rendimento adiabatico avrebbe il 15% di liquido). Di conseguenza il rendimento del ciclo sarebbe molto basso.
Non vedo altri modi di aumentare la temperatura se non surriscaldando il vapore, ma con coefficienti di scambio molto bassi e quindi con surriscaldamenti locali dei tubi nel tratto di surriscaldamento. Insomma non mi pare una soluzione praticabile.

PS. Non sono riuscito a aprire il tuo link per cui mi è rimasta la curiosità...

Il link ora sembra andare...date un'occhiata!

Originariamente inviata da janvaljan

Rimangono "solo" da risolvere alcuni problemi tecnici, relativi al contenimento del vapore in pressione e soprattutto alla separazione della fase acqua/vapore durante i transitori, ossia quando l'irraggiamento cala improvvisamente, come durante il passaggio di una grossa nuvola.

Di ricerca se ne sta facendo parecchia, quindi credo che prima o poi si potranno abbandonare sali fusi e olio diatermico per convergere verso la soluzione forse più semplice.

Sono daccordo, a naso mi viene da pensare che con questo sistema viene a mancare un vero é proprio salto termico ma soprattutto diventa difficile un probabile accumulo di energia termica da utilizzare in assenza di soleggiamento.

In effetti la variabilità dell'insolazione darebbe forti oscillazioni al carico delle turbine. Occorre un accumulo di calore.
Restando su un ciclo a vapore, si potrebbe pensare a una accumulo di acqua calda pressurizzata (a non più di 350° per non avere densità troppo basse), che per espansione a pressione un po' più bassa vaporizzi parzialmente. La frazione liquida resterebbe nel serbatoio d'accumulo, il vapore prodotto subirebbe una serie di stadi di espansione in turbina, con separazione a ogni stadio e ripompaggio nel serbatoio delle condense generate nell'espansione.

A titolo di esempio ho eseguito una simulazione con il programma HYSYS, partendo da acqua a 350° all'ebollizione a 165 bar. (il serbatoio quindi lavora in pressione e questo è l'unico problema)
Il vapore prelevato dal serbatoio subisce una serie di 5 espansioni in turbina a 130, 80, 28, 3, 0.1 bar, pressioni scelte in modo da avere allo scarico delle turbine circa il 10% di liquido. I liquidi formati nell'espansione vengono separati, riscaldati e ripompati alla pressione del serbatoio (il calore va dato dagli specchi solari).
Facendo i conti il ciclo ha un rendimento ((potenza turbine-potenza pompe)/calore) del 31.3 %, che non è male.
E si realizza lo scopo di avere un accumulo di acqua calda in pressione che funge da volano per i transitori di riscaldamento.
Tutto sommato sembra che il surriscaldamento del vapore non sia così indispensabile. Basta spezzare le espansioni in tanti stadi separando il liquido che man mano si forma.

Originariamente inviata da janvaljan

toninon dove hai trovato il dato della DNI annuale? Ho speso parecchio tempo per cercarlo ma ho trovato solo la DNI giornaliera.
Quanto pensi possa calare con inseguimento monoassiale?

Ne approfitto per linkare alcuni dei documenti ENEA che ho trovato:
Riguardo la DNI in Sicilia: http://www.enea.it/com/solare/TM_15.pdf, la mappa della Sicilia in fondo.

Per la perdita dovuta all'orientamento monoassiale ecco un po' di calcoli estratti da questo documento (tabella 3 a pagina 39) sempre dell'ENEA: http://files.meetup.com/713336/Enea%...o%20Solare.pdf

I dati sono relativi all'impianto di Gela, dalla tabella antecedente con una DNI di circa 1700 kWh/anno.

Orientamento NORD-SUD:
Total collectors area: m2 451000
Solar energy on the collector plane GWh/y 639

Orientamento EST-OVEST:
Total collectors area: m2 557000
Solar energy on the collector plane GWh/y 737

Dunque per l'orientamento NORD-SUD si ha un totale di energia sugli specchi di 639.000.000/451.000 kWh/m2/anno = 1417 kWh/m2/anno, che rapportati alla DNI di 1700 fa' un rapporto di riduzione di 0.83 circa rispetto all'orientamento biassiale.

Per l'orientamento EST-OVEST: 737.000.000 / 557.000 kWh/m2/anno = 1323 kWh/m2/anno, con un rapporto di riduzione di 0.78.

Non sarebbero considerate le differenze dovute all'angolo di incidenza dei raggi sugli specchi e sul tubo collettore, piu' ampio che con il biassiale. L'angolo di incidenza sugli specchi superiore e' favorevole ad una miglior riflessione, viceversa l'angolo maggiore sul tubo di vetro e sul tubo assorbitore sono piu' sfavorevoli (anche qui miglior riflessione). Per il tubo in vetro non so' dire, oltre un certo valore il problema dovrebbe farsi sentire, per il tubo assorbitore credo non ci siano differenze, essendo un rivestimento opaco.

Pero' questi valori non dicono tutto, e' necessario integrarli con i valori di rendimento di tutto il sistema. Ad esempio sotto una certa soglia, diciamo al mattino per l'orientamento EST-OVEST la potenza ottica ricevuta potrebbe essere insufficiente per poter produrre.

In proposito c'e' uno studio in corso dell'ENEA per arricchire l'archivio dell'irradianza: http://www.solaritaly.enea.it/Docume...Solaritaly.pdf
Ma finora non mi sembra ci sia qualcosa di pubblico.

Ecco un altro documento ENEA sul tubo ricevitore: http://www.enea.it/produzione_scient...a_concentr.pdf

I valori chiave sono

alta assorbanza solare (> 94%) e bassa emissività (< 14%), fino alla temperatura 580 °C

ciao

E pur si muove disse il famoso Galileo, non mi riferisco alla rotazione del pianeta terra, ma a quel fenomeno chiamato termodinamico a concentrazione.
Chi di voi, lo scorso sabato ha visto Ambiente Italia, si tratta di una rubrica curata dalle redazioni del TGR presentata da Beppe Rovera.
Finalmente hanno dedicato una puntata agli specchi, a parere mio però con poco importanza alla tecnologia.
Sul sito è disponibile anche l'ultima puntata in versione Real Video.

http://ambienteitalia.blog.rai.it/le...te-2/]Ambiente Italia

E' necessario installare SilverLight della Microsoft disponibile dallo stesso link in download.

Navigando, quasi per caso mi sono imbattuto in questo documento.
Esiste anche la versione pdf, se può servire...

capitolo 1

molto interessante Wilmorel....grazie

Originariamente inviata da Pademar

Finalmente hanno dedicato una puntata agli specchi, a parere mio però con poco importanza alla tecnologia.
Sul sito è disponibile anche l'ultima puntata in versione Real Video.

http://ambienteitalia.blog.rai.it/le...te-2/]Ambiente Italia

E' necessario installare SilverLight della Microsoft disponibile dallo stesso link in download.

Alcune persone mi hanno comunicato via mail che non hanno trovato la puntata che ho indicato su questo forum, ricollegandomi al sito della rai, in effetti ho verificato che tutt'ora é pubblicata. In particolare, mi scuso per non averlo specificato, bisogna cliccare sulla puntata del 28-11-2009.

Cordiali saluti e buon anno a tutti.

Video Rai.TV - Ambiente Italia - 28 11 2009 Ambiente Italia

questo link forse è più diretto.

Certo che Rubbia si sa spiegare bene anche verso i non tecnici, una dote non da tutti

Ragazzi c'é qualcosa che non quadra nel filmato... pertanto per questo fine settimana... compiti di matematica a casa

Ricapitolando, su insegnamento della preziosa Mimmi, alla centrale di Archimede abbiamo:

Campo solare = 1 stringa formata da 6 collettori da 100 m c.u. per un totale di 600 m di tubo ricevitore.

Impianto totale = 9 stringhe per un totale di, a dire dell l'ing. Sauro Pasini nell'intervista, 17.200 specchi.

Rubbia dichiara che teoricamente abbiamo 1 barile di petrolio per ogni mq. di terreno.

L'ing Pasini dichiara che teoricamente abbiamo 1 barile di petrolio per ogni mq. di specchio.

Se la centrale é di 30.000, a questo punto non ho capito se sia terreno o specchi, i barili di petrolio teoricamente risparmiati quanti sono??

link importanti per la discussione:
Video Rai.TV - Ambiente Italia - 28 11 2009 Ambiente Italia
http://www.solarmillennium.de/upload/Animationen/andasol_blue_engl.swf

Dunque un barile contiene circa 6300 MJ, ossia 1750 kWh. Dai dati di tonino risulta un'irradianza massima in Sicilia proprio di 1750 kWh/m² anno, quindi il concetto di Rubbia era esagerato ma non sbagliato. Chiaramente non si può coprire interamente il terreno di pannelli, così come alla fine si ricaverà molto meno dei 1750, per via dei rendimenti termodinamici, inoltre 1750 kwh si riferiscono a cielo sereno. Ipotizzando un fattore di superficie = 2 (ogni 2 mq di terreno 1 mq di specchi) un fattore di cielo sereno 0.6 un rendimento del 20%, in realtà si possono supporre circa 100 kWh/m² annui.

Questo valore è circa la metà del fotovoltaico, ma considerando i minori costi e la possibilità di accumulo, resta comunque competitivo.

I dati dell'ENEA della DNI (Direct Normal Irradiance) della Sicilia sono i dati medi annuali stimati, quindi quelli che ci si puo' aspettare, non c'e' nulla da togliere.
Trattandosi di irradiazione normale i valori non possono essere riferiti al terreno che non e' normale al sole ed in realta' non lo sono neanche gli specchi che hanno inseguimento monoassiale.
Ma naturalmente, viste le fonti, io sono pronto ad accettare entrambe le affermazioni ad occhi chiusi :-)

Per il confronto con il fotovoltaico piu' che alla superficie di terreno credo sia logico riferirsi alla superficie captante, fermo restando che comunque il dato fondamentale e' il costo del kWh.
Comunque un fotovoltaico ad inseguimento biassiale CPV (a concentrazione) credo possa arrivare al 30 % di rendimento, quindi 525 kWh/mq di superficie captante.
Non ricordo il rendimento complessivo della centrale Archimede ma credo sia superiore al 20 %.
E' chiaro che stiamo parlando delle fuoriserie del solare, quel che conta sono i kWh/euro, a vincere per ora credo sia il pannello in silicio amorfo o il CIGS.

ciao

A dirla tutta anche per il termodinamico vale la pena analizzare la superficie, ovvero... quella di sviluppo o quella captante??. Difatti quando si parla di specchi credo che ampiamente ci si riferisca alla superficie piana captante.
Naturalmente anch'io sono pronto a condividere ed accettare entrambe le affermazioni.
Se gli imprevisti tecnici non gli tirano brutti scherzi a settembre dovremmo avere già i primi dati di monitoraggio e rendimenti.

Nel frattempo come tutti gli altri appassionati di termodinamico continuo ad aggiornarmi visionando le iniziative che si sviluppano a macchia d'olio.

DESERTEC Foundation: Foundation


vi auguro una buona notte.

Originariamente inviata da toninon

I dati dell'ENEA della DNI (Direct Normal Irradiance) della Sicilia sono i dati medi annuali stimati, quindi quelli che ci si puo' aspettare, non c'e' nulla da togliere.

Sempre dal documento Enea:

Nel frattempo l’ENEA ha completato un’estensiva prospezione del DNI della Sicilia, basata su informazioni satellitari (Figura 5). Questo studio, che permette, in associazione con la mappa dei terreni demaniali dell’isola, una prima identificazione delle zone potenziali con DNI ottimale, non è tuttavia sufficientemente precisa per completare l’identificazione definitiva del sito, per la quale sono necessarie misure locali sul terreno, che verranno eseguite a seguito di questa prima indagine.
Esse sono particolarmente importanti, se si tiene conto che, sulla base dei dati di Gela, l’energia annualmente disponibile in questo sito, a causa sopratutto della nuvolosità, nebbie mattutine ecc. è apparentemente solamente il 58% di quanto disponibile ad una stessa latitudine, ma in una zona secca a desertica. I costi dell’installazione essendo gli stessi, il prezzo dell’energia prodotta varia inversamente all’insolazione utilizzabile annualmente.

Spero che tutte le manifestazioni in essere sul termodinamico possano ampiamente convingere i nostri governanti. La tecnologia italiana rappresenta per noi e tutta l'Europa una grande occasione di sviluppo.

I rilievi in sicilia sono importanti, purtroppo ci vogliono leggi precise e motivazioni nelle stessa direzione.

Il prof. Rubbia ci visto bene con i sali, il mancato sviluppo delle tecnologie con olio diatermico era legato prevalentemente alla scarsa sicurezza.

Non capisco gli Spagnoli che continuano a bruciare Euro di fronte ad evidenze così reali.

http://www.youtube.com/watch?v=aGyvicfgZm0

Buonasera,
vorrei sapere se esiste una dimensione minima per l'impianto solare termodinamico, al di sotto della quale il rendimento diventa troppo basso. Mi riferiva una mia collega che un limite importante è la turbina, è vero? Qualcuno mi può giustificare questa affermazione?
Vi ringrazio

La sua amica ha perfettamente ragione, ma i parametri da considerare sono molti tra cui il DNI (vedi post di toninon e janvaljan) in pratica più si scende verso il mediterraneo o meglio ancora equatore più conviene.
Il mio parere personale é che in Italia meridionale un impianto termodinamico a concentrazione, se a questo si riferiva, di circa 500 kwh é utile per fornire acqua calda in teleriscaldamento.

Per essere competitivo con lo stato dell'arte, (eolico, fotovoltaico, biomasse ecc.) ovvero fornire energia elettrica pulita a basso costo, in Italia meridionale non deve avere dimensioni al di sotto dei 8-10 Mwh.

Dati più precisi li può trovare nei post che precedono questa pagina.

Dovrei progettare un primo impianto solare termodinamico a concentrazione in Puglia, con l'intenzione di realizzarne uno di piccole dimensioni, quindi con potenza pari proprio a 0,5 MW. Il problema è che dovrei realizzarlo per la produzione di energia elettrica e non posso aumentarne la potenza perché in questa regione, le linee a media tensione spesso sono lontane dal terreno in cui realizzare l'impianto (ho un po' di esperienza con impianti fotovoltaici da 1MW!) ed il collegamento costa... Poi, un impianto di 8-10 MW entrerebbe in Autorizzazione Unica, invece che in DIA, con un iter burocratico lunghissimo...
Insomma, non conviene proprio realizzare impianti così piccoli? Conoscete ditte affidabili che producono turbine dimensionate per questi impianti?

interessante, devi progettare...nel senso che qualcuno ti ha commissionato il progetto ?
quindi cè interesse anche per le piccole potenze ?
ho valutato un progetto simile, con turbine a vapore è poco conveniente ragionare sui 500 kw bisognerebbe almeno raddoppiare
ma la parte di vapore e il personale qualificato porta il pareggio oltre i 10 anni a meno che si utilizzi il calore residuo,
tu/voi lo riutilizzereste?

sì qui in puglia inizia a sentirsi l'interesse, fortunatamente! io lavoro presso un'azienda che si occupa di progettazione di impianti per energia da fonti rinnovabili... quindi, tu consiglieresti impianti di almeno 1MW? sulla base di quali considerazioni?
per quanto riguarda l'utilizzo del calore residuo, secondo me è un'ottima idea

a proposito del riutilizzo, noi abbiamo pensato di sfruttare il calore residuo per la desalinizzazione.... io abito nel salento e abbiamo a disposizione una quantità incredibile di acqua marina!

Nel caso non l'aveste visto gia' ecco li link allo studio AQUA-CSP del TREC: DESERTEC Foundation: Studies

L'abbondanza di acqua marina in concomitanza alla scarsita' di acqua dolce sarebbe interessante, l'acqua a volte localmente vale piu' dell'energia.

ciao