Discussione: Intervista a Rubbia sul termodinamico

Rubbia: "L'errore nucleare Il futuro è nel sole" - ambiente - Repubblica.it

Certo non e' allegro sentire parlare dell'Italia sempre per quello che NON sta facendo, ma tant'e' questa e' la situazione attualmente, speriamo che cambi e teniamoci informati.

ciao

Gentili membri del forum,

un saluto anzitutto, visto che sono al mio primo messaggio
sul forum.
Ho letto l'intervista di Rubbia e vorrei chiarire con voi un aspetto di questa tecnologia.
Come dice il premio Nobel, un aspetto fondamentale di una qualsiasi metodologia di produzione di potenza, è la capacità di farlo in modo continuo. Questo è il punto debole dell'eolico: se non soffia il vento, le pale non girano.
Il solare termodinamico prevede un serbatoio di accumulo. La mia domanda é: quanto tempo ci vuole perchè il fluido ad alta temperatura nel serbatoio di accumulo termico si raffreddi?

saluti

Il tempo è strettamente legato alla temperatura raggiunta, alla coibentazione di condotte e serbatoi e al prelievo che se ne fa. Logicamente questi fattori sono attentamente valutati in fase di progettazione e, direi non meno importante, fin dagli studi preliminari di fattibilità.

Gli impianti sperimentali possono tralasciare inizialmente alcuni parametri che siano ancora da investigare, ma soltanto perché l'eventuale maggiore spesa è coperta dagli investimenti per la ricerca, lo stesso discorso non può essere fatto per un impianto a regime, quello deve prevedere una gestione economica che consenta ammortamenti e profitti.

Il solare termodinamico ha la sua ragione d'essere anche in relazione all'ubicazione dell'impianto.

A parte tutto il resto, che per noi che frequentiamo il forum è cosa abbastanza risaputa, mi ha "sconvolto" l'ultima parte:

La costruzione di grandi centrali solari nel deserto ha un futuro?
"Certo, i tedeschi hanno già iniziato a investire grandi capitali nel progetto Desertec. La difficoltà è che per muovere le turbine è necessaria molta acqua. Perfino le centrali nucleari in Europa durante l'estate hanno problemi. E nei paesi desertici reperire acqua a sufficienza è davvero un problema. Ecco perché in Spagna stiamo sviluppando nuovi impianti solari che funzionano come i motori a reazione degli aerei: riscaldando aria compressa. I jet sono ormai macchine affidabili e semplici da costruire. Così diventeranno anche le centrali solari del futuro, se ci sarà la volontà politica di farlo".

Solare termodinamico con turbine a gas? Questa mi è veramente nuova.

Da quel che ne so di termodinamica, il gas va riscaldato almeno a 800°C per aspettarsi un rendimento decente. Questo forse si può fare con i dischi parabolici, non con i collettori longitudinali, che finora mi sembrano l'unica tecnologia adatta per impianti in grande scala.

Forse si sceglie di rinunciare al più alto rendimento del ciclo a vapore pur di evitare il problema del reperimento dell'acqua. E si evitano anche i problemi relativi al fluido termovettore, che diventa semplicemente aria.

Quindi in sostanza meno problemi tecnologici e operativi (e molto probabilmente meno costi iniziali) ma meno efficienza globale dell'impianto. Chissà che non possa essere la strada giusta per cominciare

Originariamente inviata da janvaljan

Ecco perché in Spagna stiamo sviluppando nuovi impianti solari che funzionano come i motori a reazione degli aerei: riscaldando aria compressa. I jet sono ormai macchine affidabili e semplici da costruire. Così diventeranno anche le centrali solari del futuro, se ci sarà la volontà politica di farlo".[/I]

Solare termodinamico con turbine a gas? Questa mi è veramente nuova.

Ricordo qualche annetto fa di avere trovato in rete notizie riguardanti il progetto di una centrale per il nuovo ospedale di Empoli basata su qualcosa di simile a turbine d'aereo a reazione alimentate, oltre che a gas metano, almeno in parte dall'aria surriscaldata creata da un campo di specchi con torre ricevente centrale.Su due piedi, "a pelle", la cosa mi era sembrata un po' una "bufala", pensando soprattutto alla zona (Toscana del nord)non tra le piu' soleggiate nel nostro paese. La cosa strana e' che in questa operazione aveva investito direttamente la Regione stessa, entrando con quote azionarie nella societa' incaricata di realizzarla. Poi, per lungo tempo non si seppe piu' niente, fino a sentire poi dell'abbandono del progetto r fallimento della societa' . Ho provato a vedere se si riesce ancora a reperire qualcosa sull' argomento ed ho trovato questo
http://storage01.areadmin.it/upload/...orriSolari.doc

Originariamente inviata da Novelli_Icaro

Gentili membri del forum,

un saluto anzitutto, visto che sono al mio primo messaggio
sul forum.
Ho letto l'intervista di Rubbia e vorrei chiarire con voi un aspetto di questa tecnologia.
Come dice il premio Nobel, un aspetto fondamentale di una qualsiasi metodologia di produzione di potenza, è la capacità di farlo in modo continuo. Questo è il punto debole dell'eolico: se non soffia il vento, le pale non girano.
Il solare termodinamico prevede un serbatoio di accumulo. La mia domanda é: quanto tempo ci vuole perchè il fluido ad alta temperatura nel serbatoio di accumulo termico si raffreddi?

saluti

Benvenuto intanto.
Bè gli accumuli servono proprio a garantire continuità di funzionamento.
E' ovvio che i sali fusi di notte si raffreddano, ma se sono in quantità sufficiente si raffreddano in misura accettabile.
Quanto siano "sufficiente" e "accettabile" lo decide il progettista. E' chiaro che l'escursione di temperatura fra giorno e notte non dovrebbe superare poche decine di gradi per non peggiorare troppo il rendimento del ciclo a vapore.
Mi pare che su questo dettaglio le informazioni sono scarse, ma non credo che il costo dello stoccaggio di calore sia una voce importante del costo totale del kWh.

Certo si potrebbe speculare un po' sulla possibilità di conservare il calore a temperatura costante, attraverso un passaggio di fase o una reazione chimica. Per fare un esempio l'idrossido di potassio ha un punto di fusione di 380° e a questa temperatura il calore di fusione equivale al calore di riscaldamento di circa 80°, o di riscaldamento di 40° di una massa doppia. L'esempio è preso a caso ma il principio resta promettente. Ancora più calore viene messo in gioco da una reazione di decomposizione, come quella di un idrossido che si decompone perdendo acqua (e che restituirebbe calore aggiungendo l'acqua persa) o di un ossido che si decompone perdendo ossigeno (e restituirebbe calore al contatto con l'aria). Secondo me la cosa andrebbe studiata.

Originariamente inviata da toninon

Rubbia: "L'errore nucleare Il futuro è nel sole" - ambiente - Repubblica.it

"In fondo, il successo dell'idroelettrico come unica vera fonte rinnovabile è dovuto al fatto che una diga ci permette di ammassare l'energia e regolarne il suo rilascio. Anche gli impianti solari termodinamici - a differenza di pale eoliche e pannelli fotovoltaici - sono in grado di risolvere il problema dell'accumulo".

Questo è un punto molto importante, anche se non è del tutto vero. Perchè se un impianto FV o eolico è inserito nella rete di distribuzione elettrica, sarà questa con le sue centrali convenzionali a fare l'accumulo.

Non serve accumulare tanta energia come gli impianti idroelettrici. In spagna hanno nelle centrali termidinamiche accumoli variabili da 4 a 10 ore di funzionamento. Il vantaggio sta nel fatto che si può garantire quasi sempre la produzione di picco riducendo la fluttuazione della centrale. Quindi questi accumuli servono solo per laminare la potenza durante il giorno non sono(almeno per il momento)sistemi di riserva come lo sono le centrali idroeletrtiche a bacino e le turbogas.L'enel per la centrale di priolo a installato una riserva di otto ore. Poi nessuno vienta di fare accumuli più grandi ma per adesso non conviene. Per le centrali di Rubbia a sali fusi servono due serbatoi uno a temperatura non inferiore ai 290°C e l'altro a temperatura più alta(dovrebbe essere 550°).Comunque queste centrali sono già un passo avanti risopetto ad altre fonti come eolico o fotovoltaico. Infatti per garantire stabilità alla rete avendo tanto eolico e fotovoltaico bisogna avere una rete molto efficente e cambiare l'uso delle centrali a bacino ed usarle solo da equalizzatrici delle suddette fonti. Oggi invece queste centrali si usano per coprire il picco e come riserva.In spagna hanno iniziato a farlo solo che hanno il limite di 2000MW di potenza di pompaggio per immagaziinare il surplus. Di contro l'italia ha una capacita di pompaggio superiore ma ha una rete obsoleta la quale è stata la vera responsabile degli ultimi black-out.

a mio modesto parere esiste un modo per accumulare energia che e' molto conveniente. parlo dell'aria compressa! se fossero costruiti grossi serbatoi in struttura edile e non metallica magari in cemento armato stivati sottoterra si potrebbe nei momenti di surplus energetico accumulare tramite pompe elettriche a turbina l'aria ovviamente ad altissima pressione per poi rilasciarla al momento di bisogno sempre passando per la pompa a turbina che facendo il ciclo inverso diverrebbe di fatto un generatore! sicuramente un simile impianto a costi ridotti rispetto ad accumulare energia in grossi accumulatori elettrici, senza contare che non ha costi di smaltimento. resta da verificare il turn over energetico tra entrata e uscita: se metto ad esempio 100 kw in energia stoccata in aria compressa al suo rilascio quanta ne recupero?

Non più del 50%. La forma più efficiente e meno costosa di accumulo è ancora quella per pompaggio di acqua.
Non so dire invece il rapporto fra i volumi di aria compressa e di acqua, a parità di energia.

Ho fatto un po' di conti con un programma di simulazione. Se comprimo dell'aria a 3 bar si scalda a 146°; la mando in un serbatoio interrato dove si raffredda a 15°, poi la riprendo e la espando in turbina a 1 bar. Si raffredda a -48° ! (Il che significa che devo prima essiccare l'aria per evitare che si formi del ghiaccio). A parte questo, da 1 m³ di aria compressa a 3 bar ricavo .063 kWh, che sono un po' meno della metà dell'energia spesa per comprimerla.

Se invece accumulo l'energia per caduta d'acqua, 1 m³ d'acqua che cade da 50 metri sviluppa un'energia teorica di 1000x50x9.80/3600000=0.136 kWh, in pratica con i rendimenti circa 0.11 kWh, quasi il doppio di 1 m³ di aria compressa.
Non si può raddoppiare il numero di stadi di compressione per non avere temperature troppo basse allo scarico della turbina (è il punto debole del progetto Eolo), e comunque è molto più facile trattare 1 m³ di acqua in un bacino idrico che 2 m³ di aria compressa a 3 bar. Non si può fare serbatoi di aria compressa grandi come bacini idrici.

L'accumolo con i sali ha un buon rendimento sul ciclo giornaliero. Quando si parla di sistemi di accumolo bisogna sempre specificare il ciclo d'uso perchè ad esempio un accumolo termico per uso stagionale ha bassissime rese mentre per il ciclo giornagliero è la migliore soluzione. Per quando riguarda l'aria compressa l'efficenza si aggira tra il 55% e il 60% questo perchè quando viene compressa si riscalda e perde calore questo sistema può essere valido per un ciclo settimanale. Attualmente l'unico sistema efficente con ciclo stagionale e l'idrogeno che a efficenze basse ma si presta ad essere accumulato per lunghi periodi con perdite trascurabili. Poi ci sono altri sistemi di accumulare energia come i magneti(molto efficenti),i volani, i condensatori, batterie elettrochimiche. L'accumulo di acqua nei bacini ha una efficenza di circa il 70% e si presta ad accumuli su lungo periodo. Attualmente queste centrali vengono usate su cicli giornalieri evitando così l'installazione di centrali a combustibile che funzionerebbero poche ore al giorno.

Stregatto, posso chiederti che programma usi per le tue simulazioni?

uso HYSYS. Serve per gli impianti chimici, macchinario incluso.