Solare termodinamico italiano: punto della situazione.

[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.

[Mimmi]

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!

[Sulzer1]

"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

[sunny life]

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

[Mimmi]

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

[sunny life]

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

[Mimmi]

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

[Mimmi]

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.

:-)

[Stregatto]

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...

[Mimmi]

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

[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.

[Pademar]

"Perché non un solido??"

Stai parlando dell'accumulo naturalmente.

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

[Pademar]

"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??

[eroyka]

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

[Pademar]

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.

[Pademar]

Grazie Roy!!

Se dovesse stimolarVi la curiosità ho anche un abstract per la descrizione, campi di applicazione ecc.

[Stregatto]

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

Perchè no ? Delle barre di alluminio o rame (metalli con alta conducibilità termica) disposti nel fuoco degli specchi e con le estremità immerse in un liquido vettore del calore o addirittura nell'accumulatore.
Non sono sicuro che la conducibilità del metallo sarebbe sufficiente a trasmettere il calore senza grossi gradienti termici (e relative perdite di efficienza). Prima o poi imposterò tutte le equazioni, ma per ora sono troppo pigro...

PS: Non credo che degli heat pipes andrebbero bene. Troppo costosi rispetto a dei normali tubi e una pompa.

[Pademar]

L'alluminio ha un punto di fusione troppo basso; il rame costa troppo.
Meglio pensare a qualcosa di più semplice, magari non focalizzando sul problema ma sulla soluzione. Guardare le cose da più punti di vista senza farci influenzare dallo stato della tecnica "quella inventata dall'uomo", ma della disponibilità immensa dei materiali naturali che la Grande Madre ci mette a disposizione.

[sunny life]

io i tubi li farei in cupronikel 90-10.....

[Stregatto]

Tutto dipende dalla conducibilità termica che ci serve. Magari si scopre che l'acciaio inox austenitico ha una conducibilità sufficiente e il discorso si può fare. Oppure non basta e allora bisogna trovare qualcosa che funzioni e costi poco (e abbia un punto di fusione abbastanza alto). E allora si finisce sul rame.

Avevo trovato anche la grafite, che nel senso normale agli strati cristallini ha una conduttività 3 volte quella del rame ma nel senso parallelo 200 volte meno. Ne so troppo poco purtroppo.

[sunny life]

sentiamo il parere di "nostra signora...." è meglio un materiale molto conduttivo suppongo....puo essere che " rifletta " (passatemi il termine) meno e che quindi abbia un rendimento migliore?
in merito alla grafite la vedo molto dura.....intendo difficile da reperire e usare....
oppure non conosco gli elettrodi giusti per saldarla.
scusatemi per la freddura, ciao

[Mimmi]

Buonasera!

Se svelassi la mia identità, anzi la mia età, temo perderei le vostre lusinghe!

Quindi concentriamoci sui tubi.

[Mimmi]

E' necessaria in prima battuta operare una fondamentale distinzione.
Tra ricevitori e tubazioni per la rete di raccolta e distribuzione.

I ricevitori sono posti lungo l'asse focale dei collettori (trattiamo la tecnologia ad inseguimento monoassiale parabolic trough).

Sono due tubi concentrici.
In Boro silicato quello con sezione pari a circa 125 mm, in acciaio AISI 316 Ti quello da DN 70 mm.

Il piccino è rivestito in Cermet, al suo interno scorre la famosa e famigerata miscela di Sali fusi.
Perchè L'AISI al Titanio?
Perchè garantisce in fase di formazione stabilità per i tubi che necessariamente devono avere caratteristiche di massima assorbanza e ridotta emissività.

Tra acciaio in cermet e vetro in boro silicato, il vuoto, assicurato dalla presenza di pasticche in getter e getter al bario, così che sia minima la conduttività, la dispersione verso l'esterno.
E' in questi tubi che i nitrati raggiungono la massima temperatura di esercizio, cioè 550 °C.

La tubazione di distribuzione (290 °C) e di raccolta (550 °C) semplicemente trasporta.
Per tale ragione si coibenta con lana di roccia e silicato di calcio.
In tal modo il fluido termovettore pompato a 290 °C dal serbatoio freddo entra, mantenedo la temperatura, nel campo solare.
In uscita, la miscela si raccoglie nelle tubazioni fino al serbatoio caldo.
Touchè, il gioco è fatto!

Ancora ricordo che la scelta dell'AISI 316 o 321 dipende dalle caratteristiche richieste dalla centrale.

La miscela, non è pura, non al 100 %.
La presenza di cloro potrebbe portare alla "corrosione intergranulare".
Gli AISI scelti non deludono!

Al solito entrano in gioco anche i costi.
La rete si sviluppa per chilometri, ovviamente a seconda delle dimensioni dell'impianto.
Tenete conto anche dei diametri dei tubi.
Non oltre DN 350.
Tenete conto anche dei trattamenti necessari.
Bassa rugosità.


Buona serata!

[Mimmi]

sentiamo il parere di "nostra signora...." è meglio un materiale molto conduttivo suppongo....puo essere che " rifletta " (passatemi il termine) meno e che quindi abbia un rendimento migliore?

Il Boro silicato è trattato perchè appunto non rifletta, non deve reirraggiare.

Borosilicato con trattamento antiriflettente, vuoto, tubo in acciaio rivestito in cermet con tecnica sputtering.

[Stregatto]

I ricevitori sono posti lungo l'asse focale dei collettori (trattiamo la tecnologia ad inseguimento monoassiale parabolic trough).

Sono due tubi concentrici.
In Boro silicato quello con sezione pari a circa 125 mm, in acciaio AISI 316 Ti quello da DN 70 mm.

Il piccino è rivestito in Cermet, al suo interno scorre la famosa e famigerata miscela di Sali fusi.
Perchè L'AISI al Titanio?
Perchè garantisce in fase di formazione stabilità per i tubi che necessariamente devono avere caratteristiche di massima assorbanza e ridotta emissività.

Tra acciaio in cermet e vetro in boro silicato, il vuoto, assicurato dalla presenza di pasticche in getter e getter al bario, così che sia minima la conduttività, la dispersione verso l'esterno.
E' in questi tubi che i nitrati raggiungono la massima temperatura di esercizio, cioè 550 °C.

Grazie, è chiaro.
Una domanda: anche se con un doppio tubo sotto vuoto la dispersione di calore per irraggiamento è minima, perchè non rendere speculare l'interno della parte superiore del tubo esterno (la parte che non riceve il sole riflesso degli specchi), o comunque inserire nella parte superiore dell'intercapedine fra i due tubi una schermatura riflettente, in modo da riflettere l'irraggiamento verso l'alto del tubo interno ?

[Mimmi]

Buongiorno!

I raggi solari impattano sulla superficie specchiata cilindro parabolica e riflettono, concentrando fino a 100 volte, su tutto (o quasi) il tubo.

L'impronta solare ha forma proprio "tubolare".

I pannelli, per evitare inutili sprechi, si alloggiano sulla struttura di supporto non esattamente in linea con l'asse focale. Poichè una parte di superficie rimarrebbe in ombra causa ricevitore, gli specchi distano circa 50 mm dall'asse.

Il tubo in vetro è necessario perchè sia protetto quello in acciaio rivestito, soprattutto è necessario che sia in vetro.

Ammettiamo la presenza di una schermatura riflettente tra i due tubi.
La rotazione del collettore è monoassiale.
Specchi e ricevitore ruotano congiuntamente.
Non stiamo trattando i Fresnel.

Al di là della complicazione che deriverebbe da una terza superficie nel ricevitore, davvero sarebbe possibile determinare a priori quale sia la parte del tubo in ombra?

Direi di no, assolutamente.

Buona giornata!

Emi

[sunny life]

direi di si.....
suppongo che lei "nostra Signora..." sia molto informata perchè ha lavorato direttamente o indirettamente al progetto archimede
o mi sbaglio?
supponiamo che uno di noi voglia ricostruire diciamo in scala ridotta un'impiantino, incorrerebbe in qualche problema per aver violato qualche brevetto ?

[Pademar]

Buongiorno!

La rotazione del collettore è monoassiale.
Specchi e ricevitore ruotano congiuntamente.

Capisco la complicazione legata alla dilatazione lineare dei metalli, mi riferisco alla struttura di supporto degli specchi, se ricevitore e specchi non sono bloccati a distanze precise é facile perdere il fuoco.

Dal momento che la meccanica é razionale (oggi si potrebbe dire anche miracolosa); riducendo al minimo indispensabile la massa dei metalli di supporto degli specchi per contenere la dilatazione, perché non far ruotare gli specchi intorno al tubo ricevitore??

Ne trarrebbe un grande vantaggio anche il supernero che non viene irraggiato sempre dallo stesso lato...

[Stregatto]

La rotazione del collettore è monoassiale.
Specchi e ricevitore ruotano congiuntamente.

Già, dimenticavo che gli specchi ruotano per seguire il sole e quindi prima o poi tutto il tubo viene illuminato.

Mi ha fatto pensare l'uso di un doppio tubo per evitare le perdite di calore. Senz'altro sarà efficace, ma se il tubo in pyrex assorbe anche una piccola parte delle radiazioni infrarosse emesse dal tubo interno (che a 550-600° è al calor rosso) si dovrebbe scaldare parecchio, col pericolo di dilatazioni anomale e rotture (il vuoto nell'intercapedine ferma il calore convettivo ma non l'irraggiamento)

Immagino che siano stati testati dei prototipi di doppio tubo percorsi da un liquido a 600° o portati a quella temperatura da uno specchio.

Immagino anche che sia stata confrontata la perdita di calore percentuale del doppio tubo con quella di un normale tubo metallico (magari trattato superficialmente per aumentare l'assorbimento e diminuire l'emissività), che sarebbe molto più economico.

[Pademar]

Già, dimenticavo che gli specchi ruotano per seguire il sole e quindi prima o poi tutto il tubo viene illuminato.

Illuminato si... ma la concentrazione avviene solo e sempre per metà del tubo ricevitore, esattamente nella parte che é esposta verso gli specchi, questo proprio perché tubo e specchi ruotano in modo congiunto. L'altra metà é esposta semplicemente al sole.

Non so perché... devo fare due conti, ho come il presentimento che per evitare di studiare troppo si sia giunti ad una soluzione esposta a costi più alti.

Inoltre, tubo e specchi, per muoversi in modo congiunto ed evitare di toccare a terra (alba e tramonto) richiede altezze più elevate dell'impianto e quindi maggiore esposizione anche al vento.

Ci riusciremo a fare un buon progetto ex novo???

Magari da questo forum nasce un consorzio sul termodinamico!!!