sali per impianto pilota

[blade]

Io ho fatto il classico, quindi non è che sono poi così esperto.

L'olio diatermico raggiunge massimo 380°C e a quella temperatura appena c'è una fuoriuscita si incendia, 1200°C non credo che li raggiungerà mai se non sotto enormi pressioni, e anche con altissime pressioni e quella temperatura probabilmente si decomporrebbe (l'olio diatermico struca struca non è altro che vasellina liquida).

Dopo di che, di certo esistono pompe per 400°C, ma in linea teorica si potrebbe semplificare il sistema.
Il problema dei 200°C oltre ad avere una bassa efficienza del motore è che i sali dovrebbero rimanere comunque ad una temperatura superiore altrimenti solidificano e la pompa non funziona più, questo significa che la soluzione di sali deve rimanere sopra una certa temperatura e che il calore accumulato tra i 200°C e (penso) i circa 250-260°C non è sfruttabile, e usando un eventuale sistema integrativo dovremo usare molta più energia.

E se tu usassi un sistema che avevo descritto prima con accumulo in sali e olio diatermico al posto del NaK:

blade
Di certo serve un sistema flessibile, io pensavo a una cosa così.
Tanto sole ed elevata energia termica:
collettori solari con NaK - scambiatore calore per vapore - passaggio in accumulo per raccolta e accumulo del surplus.
Quando non abbiamo abbastanza sole:
collettori con NaK - passaggio in accumulo per raccogliere energia - scambiatore calore per vapore.
Se siamo proprio proprio fortunati e non abbiamo abbastanza energia solare:
Usiamo uno dei 2 schemi sopra descritti in base alla situazione ed integriamo con uno o due bruciatori a biomassa e/o etanolo; bisogna vedere dove posizionarli, o all'accumulo o al NaK subito prima dello scambiatore di vapore o direttamente dove si producie il vapore.

Dopo tutto questa bella cosa è da vedere che motore usare per trasformare il vapore in energia elettrica e termica..
Io un'idea l'avrei...
Naturalmente invecie del litio in accumulo si può usare qualsiasi sostanza-composto, infatti anche se solidifica non dovremmo avere problemi (almeno penso) dato che non viene pompato da nessuna parte..

Nonostante il classico scrivo abbastanza da cane, spero che riusciate a capire che sistema ho in mente io.

[FabioZinesi]

Scusami, prima ho sbagliato a scrivere,

l'olio deve arrivare a 200°C non a 1200°, la pompa di calore scambia i 200°C con i sali (che avranno una temperatura di circa 400°C), quindi i sali sono in forma liquida.

Utilizziamo la miscela di sali per alimentare una turbina a vapore.

[blade]

beh, però così non funziona, se l'olio diatermico raggiunge i 200°C i sali saranno al massimo a 200°C.

Dopo di che per una potenza così piccola per semplicità costruttiva e di costi probabilmente un motore a vapore alternativo sarà più conveniente e avrà un'efficienza più elevata di una turbina.

[FabioZinesi]

No, se esistesse una pompa di calore in grado di arrivare a 400° alimentandosi con il calore generato dall'olio diatermico. Funziona come il frigorifero al contrario, al posto di togliere il calore e cederlo all'aria toglie calore all'olio e lo cede ai sali. Il sistema è fisicamente possibile, bisogna vedere se è già stato realizzato o è da realizzare e qunto consuma il compressore per farlo funzionare. Le pompe di calore per gli impianti geotermici consumano circa 3 kwh.

Il principio di funzionamento della pompa di calore è come quello degli impianti geotermici, l'acqua entra ad esempio a 10 gradi e ritorna a 15°, questi 5 gradi sono presi dalla pompa di calore e "pompati" nell'impianto domestico che è in grado di arrivare fino a 80/90°C. Se un impianto del genere è in grado di generare da un liquido a 15°C un liquido a 90°C anche noi possiamo generare da 200°C --> 400°C

[Mario Guermandi]

Impianto termodinamico di piccole dimensioni

Premetto che stò analizzando da tempo questa interessante tecnologia e che anche io stò ragionando in termini di fattibilità tecnologica per impianti di piccole dimensioni ( definendo grossolanamente un intorno dai 20kw/h giornalieri ai 100kw/h giornalieri); mi son posto alcune domande sulle quali apprezzerei molto la Vostra opinione.

Tipo di fluido vettore; l'olio diatermico ha un punto di solidificazione abbastanza basso ma non può raggiungere le temperature di trasporto dei sali ( 550 C ) che permetterebbero, senza surriscaldatori o pompe di calore, una alta efficienza del ciclo del vapore.

Quindi:

- Ho ipotizzato un circuito primario a base di sali, minimizzando al massimo la distanza fra stoccaggio e concentratore solare perchè è da non sottovalutare la dispersione; ciò pone in essere anche una buona coinbentazione del circuito.

- I sali hanno un punto di solidificazione più elevato ( circa 300 C ) è ciò necessita una serie di accorgimenti per evitare la solidificazione degli stessi nel circuito; abbinando un circuito a gravità (contentratore in alto, stoccaggio in basso), termocoppie ed un sw di gestione ben fatto potrei eliminare i sali da circuito al raggiungimento di una certa temperatura soglia.... che ne dite ?

Stoccaggio del fluido primario
- Trovo indispensabile lo stoccaggio dei sali fusi un contenitore molto ben coimbentato; fra l'altro considerando che i sali, a parità di volume, hanno una più elevata quantità di energia immagazzinata, la dispersione di calore è più lenta rispetto all'olio diatermico; ipotizzavo anche di mettere il contenitore nel sottosuolo e coimbentarlo.

- Concetratore solare; i sistemi di tipo SEGS hanno per me costi troppo elevati; fra l'altro essendo il tubo orizzontale, ciò non mi permetterebbbe di raccogliere i sali fusi per gravità.
- Ho letto che il tubo in acciao con copertura ceramica ed isolamento in vetro ad alto vuoto costa ( all'ENEA ) cica 1000€ ogni 4 metri ( sob ).
- Ho definitivamente optato per un paraboloide ed un ricevitore a forma concava che visto un piano di costruzione, può costare invece 300€.

Scambiatore di calore , turbina, condensatore per la produzione del ciclo del vapore;
- il mio obiettivo è un vapor d'acqua secco fra i 530 - 550 gradi che migliorerebbe significativamente il rendimento di una microturbina a vapore a basso numero di giri; dico turbina e non motore alternativo perchè ha una bassa manutenzione ed è in presa diretta col generatore ( stesso albero ).

Sistema di concentrazione; sia che si tratti di tipo SEGS o a paraboloide, ho un bel progetto nel quali si utilizza mylar alluminato come superficie riflettente... conoscete questo materiale ed il prezzo a MQ ?

Attendo le vostre preziose e costruttive valutazioni.

ciao.

[blade]

Ok, penso di avere capito, vuoi usare una grande massa termica a temperatura x per ottenerne una più piccola in termini di volume ma con temperatura più elevata di x.
Il problema di base però è che l'efficienza di questo sistema sarà molto bassa, almeno credo, in quanto si aumentano il numero delle trasformazioni da energia elettrica a termica ed in seguito da termica ad elettrica.

[Mario Guermandi]

Non ho previsto un riscaldatore elettrico o almeno spero di non prevederlo se non per avviare il sistema inizialmente.

Quindi ho solo due circuiti; primario dei sali, secondario del vapore.

Il secondario ( del vapore ) ovviamente può produrre quando ho una sufficiente riserva di calorie nello stoccaggio ( ma, anche questo, può essere ben previsto ).

Non dovrei avere necessità (spero) di utilizzare un riscaldatore per lo stoccaggio.

Il mio target di efficienza è del 15% che effettivamente non è elevatissimo.

Diversa valutazione và fatta è sull'efficacia dell'investimento per kw prodotto che secondo me sono nettamente più bassi rispetto un impianto fotovoltaico.

ciao

[blade]

Allora, per quanto riguarda il mylar ha il grosso vantaggio di essere a basso prezzo, diciamo un massimo massimo di 3 €/m2, purtroppo gli svantaggi sono notevoli: si fa fatica, ma proprio tanta, a farlo aderire alle superfici, oltre a questo si deteriora rapidamente soprattutto con acqua e raggi uv, diciamo che se si è fortunati lo si cambia una volta all'anno però con cali bruschi nell'efficienza; esistono "pellicole" specifiche che costano al massimo 30 €/m2 con il vantaggio di essere costruite per resistere almeno 10 anni, dopo questo periodo l'efficienza scende, oltre a questo hanno anche il vantaggio di essere già adesive, io opterei per queste.

Per il motore, personalmente mi guarderei dall'unire il generatore direttamente all'albero della turbina; una turbina a basso numero di giri farà circa 10000 rpm come minimo; per quel che riguarda la manutenzione invecie un motore a vapore necessita solo di cambio olio e dopo un numero di ore più elevato che un motore a combustione interna in quanto l'olio non deve pulire i pistoni e la temperatura di esercizio è costante; oltre al fatto che una turbina a 10000rpm ha una bassa efficienza rispetto anche ad un monocilindrico a vapore.

Per quel che riguarda i collettori solari bisogna vedere l'efficienza e le temperature di esercizio, purtroppo per tutti noi sembra che in alcuni campi l'efficienza non vada proprio d'accordo con gli €

[Mario Guermandi]

Grazie per le informazioni, molto utili, in particolare sul mylar alluminato.

Debbo dire che la differenza di costo di un ordine di grandezza fra i 3 euro del mylar e i 30 euro di altri materiali mi ha scosso per aguzzare l'ingegno; ho verificato anch'io con alcuni amici che lavorano nel campo nautico e, effettivamente, questo materiale è soggetto ad una forma di ossidazione superficiale precoce se non trattato.

Detto questo mi hanno indicato alcuni prodotti ( sono vernici particolari ) totalmente trasparenti che offrono una buona protezione alla corrosione e che possono includere uno specifico filtro per lo spettro UV; farò comunque sapere.

Sulla turbina una precisazione necessaria; le turbine a vapore producono sull'albero principale un alto numero di giri ad una coppia molto bassa, effettivamente non è nè possibile nè utile accopiare all'albero direttamente un generatore.

Viceversa utilizzando una ruota dentata di demoltiplicazione ( ruota piccola albero principale, ruota grande albero del generatore ) con un fattore fisso il problema dovrebbe risolversi e con un costo energetico trascurabile.

Grazie ancora.

[Wilmorel]

Lavorare nel campo delle alte temperature impone di fare riferimento alle esperienze di enti di ricerca ed università. Con molta umiltà, realismo ed un adeguato bagaglio di conoscenze nei settori termodinamico, scienze dei materiali e affini.

YouTube - Generatore solare EuroDish da 10 kWe Milano
QualEnergia. Il portale dell'energia sostenibile. Rinnovabili - Il progetto di Enea
http://www.redrok.com/NewtonSolarSteamManuscript.pdf
quest'ultimo già segnalato in questo forum.

Un suggerimento che mi sento di offrire, è fare preventivamente ricorso, ed in ogni caso, a modelli in scala, che consentono ottime esperienze con investimenti contenuti.

[blade]

Grazie a te per le dritte sul mylar.

Se posso vorrei fare un'osservazione, ritengo piuttosto difficile dimensionare una turbina, oltre al fatto che per le nostre potenze risulterebbe inefficace e poco efficiente. Certamente l'efficienza è migliorabile utilizzando gli stessi accorgimenti che vengono adottati nei grandi impianti, come gli spillamenti e più moduli di espansione, ma è molto più difficile farlo su di una turbina che sul vecchio e rodato motore a stantuffi.

Detto questo ognuno deve utilizzare i materiali che più si adattano ai propri scopi; per me, d'inverno, nelle rigide notti trentine, mantenere a 290°C i sali nel circuito dei collettori è difficile, oltre al fatto che ne risulterebbe uno spreco di energia

[FabioZinesi]

Visto che ciò potremmo progettare noi non è di grandi dimensioni è possibile anche pensare di svuotare i collettori quando l'irraggiamento solare non è più sufficiente a mantenere un'adeguata temperatura e riempirli al momento del bisogno.

[sunny life]

scusate se cambio discorso...mi chiedevo come risolvere in modo economico,
l'inseguimento del sole con specchi direzione torre, intendo dire: qual'è il sistema piu economico di comandare i due assi con una certa precisione?
e sopratutto quali calcoli geometrici la logica dovrebbe fare?
spero che tra di "noi" ci sia qualcuno che a già studiato, e sperimentato
una soluzione.

[blade]

Ciao sunny, non sono un fisico; il raggio incidente su di una superficie piana viene riflesso formando un angolo uguale all'angolo di incidenza con normale alla superficie.
Indi per cui il nostro software dovrebbe muovere lo specchio in modo che la normale della nostra superficie formi sempre 2 angoli uguali tra i raggi del sole-superficie riflettente e superficie riflettente-accumulatore.
Come sempre chiarissimo

[sunny life]

ok...fino a qui lo sapevo l'ho disegnato anche in 3d e il sistema funziona quello che mi serve è l'algoritmo da inserire in un plc o pic con il quale comandare i due assi, ci sarà pure qualcuno che lo conosce......

[Stregatto]

Se posso dare un parere, un accumulo di calore non deve essere necessariamente con un liquido. Mi spiego: supponiamo di avere un blocco solido di cemento, o un letto di ciottoli o qualcosa del genere, fisso comunque, nel quale sono immerse le serpentine dove passa il fluido che raccoglie il calore solare nel fuoco degli specchi. Il fluido potrebbe essere acqua pressurizzata a 300° e almeno 100 atm.
Se il fluido che raccoglie il calore solare e lo cede al letto di accumulo è acqua pressurizzata, la stessa acqua può avere un circuito in comune con quello delle turbine a vapore: di notte l'acqua pressurizzata raccoglie calore dal letto di accumulo, vaporizza e va a muovere una turbina; di giorno l'acqua pressurizzata passa anche attraverso gli specchi, in parte cede il calore al letto di accumulo e in parte vaporizza per azionare la turbina. Un sistema molto semplice ed economico
Comunque sarebbe acqua in ciclo chiuso. L'accumulo servirebbe solo come volano del calore scambiato con l'acqua.
Niente fluido diatermico e sostanze infiammabili, niente sali fusi perchè non ci sarebbe bisogno di avere una fusione (a parte i problemi delle dilatazioni termiche del materiale solido; per questo parlavo di un letto di ciottoli).
Con vapore a 300 gradi si possono raggiungere rendimenti del 20-30% (le centrali a vapore supercritiche che riscaldano il vapore a 500 gradi arrivano al 40%).

[blade]

Sunny prova a chiedere all'utente giorgio de murtas, ha costruito un inseguitore solare, penso che sia la persona che fa al caso tuo.
Però poi se non sono info top secret facci sapere.
Hai già pensato a come realizzarlo?

Pensavo anche io ad un accumulo solido, o ancora meglio ad un accumulo che passi dallo stato solido a liquido ad una temperatura utile, così da avere maggior energia con la stessa massa

[ycarus77]

Se posso dare un parere, un accumulo di calore non deve essere necessariamente con un liquido. Mi spiego: supponiamo di avere un blocco solido di cemento, o un letto di ciottoli o qualcosa del genere, fisso comunque, nel quale sono immerse le serpentine dove passa il fluido che raccoglie il calore solare nel fuoco degli specchi. Il fluido potrebbe essere acqua pressurizzata a 300° e almeno 100 atm.
Se il fluido che raccoglie il calore solare e lo cede al letto di accumulo è acqua pressurizzata, la stessa acqua può avere un circuito in comune con quello delle turbine a vapore: di notte l'acqua pressurizzata raccoglie calore dal letto di accumulo, vaporizza e va a muovere una turbina; di giorno l'acqua pressurizzata passa anche attraverso gli specchi, in parte cede il calore al letto di accumulo e in parte vaporizza per azionare la turbina. Un sistema molto semplice ed economico
Comunque sarebbe acqua in ciclo chiuso. L'accumulo servirebbe solo come volano del calore scambiato con l'acqua.
Niente fluido diatermico e sostanze infiammabili, niente sali fusi perchè non ci sarebbe bisogno di avere una fusione (a parte i problemi delle dilatazioni termiche del materiale solido; per questo parlavo di un letto di ciottoli).
Con vapore a 300 gradi si possono raggiungere rendimenti del 20-30% (le centrali a vapore supercritiche che riscaldano il vapore a 500 gradi arrivano al 40%).

Stiamo trascurando un piccolo dettaglio...... la pressione!

[blade]

sono d'accordo con ycarus77, 100 bar e 300°C servono tubature eccezionali, per non parlare dei ricevitori che non credo lavorino a quei parametri, a meno che non si autocostruiscono, ma penso non sia cosa facile.

A proposito ycarus, un impianto con NaK a che temperatura massima potrebbe lavorare?

[ycarus77]

sono d'accordo con ycarus77, 100 bar e 300°C servono tubature eccezionali, per non parlare dei ricevitori che non credo lavorino a quei parametri, a meno che non si autocostruiscono, ma penso non sia cosa facile.

A proposito ycarus, un impianto con NaK a che temperatura massima potrebbe lavorare?

Con le ricerche e le tecnologie attuali, si può convogliare fluido a Tmax=550°C , oltre abbiamo grossi problemi tecnici che portano al decadimento prestazionale dell'impianto.

[sunny life]

secondo tè ycarus77, che differenze ci possono essere come rendimento globale tra 300/350 gradi e 540? ammesso che ci siano rendimenti "ufficiali"
di turbine industriali che lavorano a "basse temperature"....

[ycarus77]

secondo tè ycarus77, che differenze ci possono essere come rendimento globale tra 300/350 gradi e 540? ammesso che ci siano rendimenti "ufficiali"
di turbine industriali che lavorano a "basse temperature"....

Abbiamo circa una proporzione di 1 a 2.
Ovvero se per le turbine che lavorano a bassa temperatura in genere si hanno rendimenti elettrici del 13-18% (in genere sono usate per fare cogenerazione), per le turbine con temperatura in ingresso compresa tra 490-550°C in base al tipo ed al ciclo si possono ottenere rendimenti dal 20 al 38% (usate solo per produzione di potenza elettrica).
Questi dati non sono regole!!
I rendimenti variano in base al tipo di turbina, alla taglia della macchina, al tipo di ciclo termodinamico che utilizzano, al numero di spillamenti ed a 1000 altre accortezze, per cui prendete quelle cifre come pura indicazione di massima!!

[Stregatto]

Stiamo trascurando un piccolo dettaglio...... la pressione!

Ma dai, non dirmi che è un problema tecnico costruire dei tubi capace di reggere 300° e 100 atm.

Comunque si può sempre sostituire l'acqua con qualcosa di meno volatile.
Il succo della mia proposta era che l'accumulo vero è proprio potrebbe venire distinto dal ciclo di raccolta del calore solare e dall'altro ciclo di produzione di potenza. Si eviterebbe così di mettere in gioco quantità notevoli di composti costosi.

[vulcano]

Ciao a tutti.
Per impianti termodinamici, oltre a usare olio diatermico per il trasferimento del calore fino a 400°C, oppure sali di litio fino a 600°C, si puo usare il Gallistan metallo liquido che
resiste a -20°C fino a 1600°C, sarà pertanto molto interessante trovare il sistema di accoppiamento delle tenute e dimensionare i tubi di trasferimento del calore, a quelle temperature si possono ottenere ottimi risultati per la produzione di energia.
Ciao VULCANO

[livingreen]

si puo usare il Gallistan metallo liquido

Se lo cercano con quel nome, non lo troveranno mai. Il nome corretto è GALINSTAN, e in italiano "gallistano".

Comunque, a parte il costo assurdo (se avessi i soldi per comprarmi 10 o 20 metri cubi di galinstan per fare il mio accumulo, non avrei bisogno di farlo... vivrei a bordo del mio yacht e andrei in discoteca il sabato col mio jet personale...) ci sarebbe un altro problema: reagisce a contatto dei metalli (addirittura con l'alluminio hai una reazione esotermica, mentre lo scioglie).
Quindi devi fare tutto in vetro o ceramica...

[blade]

Gallinstan

Hehe, si in effetti non è troppo economico, mi sa che per il gallio dovremmo essere sui 40€ a grammo, senza contare il fatto che dobbiamo utilizzare materiali speciali perchè il gallio e quindi la sua lega liquida quando è allo stato liquido crea un particolare fenomeno a livello atomico, entra nella struttura degli altri metalli formando con essi una lega debolissima

[vulcano]

Vi specifico che il produttore garantisce il funzionamento del GALINSTAN in tubi di INOX
pertanto non è poi così difficile realizzare un impianto.
Per il costo le ultime notizie mi dicono di 100€. al litro in Germania mentre in Cina si può trovare a meno.
Ciao VULCANO

[Stregatto]

Qualcuno ha un'idea della frazione di calore disperso dal tubo a 550 gradi nel fuoco di uno specchio ?

[blade]

Da quello che le fabbriche produttrici dichiarano so che
UVAC2008 della Solel ha una perdita pari al 10% @ 400°C
le altre che conosco, una è una ditta tedesca l'altra italiana (questa fornisce all'ENEA) viaggiano sul 14%.
Scusa, ma i nomi non li ricordo

[sunny life]

chi mi sa indicare il costo indicativo del nak e quali accorgimenti/controindicazioni adottare nell'utilizzo a livello "artigianale"
penso che alla fine sia il migliore da utilizzare in un impianto a concentrazione,
un altra domanda....leggendo info sugli impianti a vapore trovo notizie di trattamenti dell' acqua per evitare problemi di corrosione elettrostatica, qualcuno di voi ne sa qualcosa...sempre a livello "pratico artigianale"?
grazie e ciao a tutti.