Csp Ing. Scaccianoce

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European UnionSustainable Energy Week

11-15 April 2011

Componenti fondamentali dei sistemi solari termodinamici

a concentrazione ad alta temperatura Fluidi termovettori e riflettori solari

Gianluca ScaccianoceDipartimento dell’Energia – Università degli Studi di Palermo

15 aprile 2011

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11-15 April 2011

dipartimento dell’energiauniversità degli studi di palermo

Tecnologie solari termodinamiche a concentrazione

Tipologie d’impianto

Impianti con collettore a

disco parabolico

Sistemi a torre con ricevitore centrale

Impianti con collettori parabolici

lineari

Collettori lineari di Fresnel

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11-15 April 2011


Le nuove opportunità di crescita del solare termodinamico a concentrazione ad alta temperatura, già diffusa su larga scala ma con sviluppi futuri interessanti.

L’impegno della ricerca nel settore solare è volto a:

• migliorare le architetture degli impianti

• introdurre materiali alternativi

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dipartimento dell’energiauniversità degli studi di palermoFluidi di scambio termico

• Fluidi organici

• Sali fusi inorganici

• Fluidi di nuova generazione

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dipartimento dell’energiauniversità degli studi di palermoFluidi organici

Therminol VP-1Miscela eutettica di ossido di bifenile (26,5%) e ossido di difenile polibromurato (73,5%).

• punto di congelamento 12°C;

• stabilità termica fino a 393°C;

• altamente infiammabile;

• tossico;

• costo elevato (2,2 $/Kg);

• perdite di calore.

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Sali fusi inorganici

• Solar salt

• Hitec XL

• Hitec salt

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Solar saltMiscela binaria costituita da 60% NaNO3 e 40% KNO3.

Vantaggi

• stabilità termica fino a 600 °C ;

• non infiammabile;

• rapidamente solidificante in caso di fuoriuscita;

• basso costo (0,49 $/Kg).

Svantaggi

• alto punto di congelamento (220°C);

• elevata capacità di corrosione.

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Hitec XLMiscela ternaria costituita da 48% Ca(NO3)2, 7% NaNO3 e 45% KNO3.

Vantaggi

• stabilità termica fino a 500 °C ;


Svantaggio

• alto punto di congelamento (120°C).

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Hitec salt

Miscela ternaria costituita da 7% NaNO3, 40% NaNO2 e 53% KNO3.

Vantaggi

• stabilità termica fino a 454°C;


Svantaggi

• alto punto di congelamento (142°C);

• gas di copertura (azoto).

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In futuro ci si aspetta una crescita della domanda

di sale fuso


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Fluidi di nuova generazione

Introdotti con l’obiettivo di:

• ridurre il punto di congelamento;

• aumentare la temperatura massima raggiungibile.

Miscele ternarie di sali fusi

Miscele quaternarie di sali fusi

Liquidi ionici

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Miscele ternarie


Ca - Na - K - NO3

Li - Na - K - NO3

• temperatura di congelamento 133°C;• stabilità termica fino a 500°C;• basso costo;• viscosità a 200°C (15-26 cP).

• temperatura di congelamento 120°C;• stabilità termica fino a 550°C;• viscosità a 200°C (6 cP).

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Miscele quaternarie


QA QB QC

20 mol % NaNO3 16 mol % NaNO3 11 mol % NaNO3

38 mol % KNO3 47 mol % KNO3 50 mol % KNO3

31 mol % LiNO3 25 mol % LiNO3 27 mol % LiNO3

12 mol % Ca(NO3)2 12 mol % Ca(NO3)2 12 mol % Ca(NO3)2

• Punto di congelamento <95°C;• Stabilità termica fino a 500°C;• Viscosità a 200°C.

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Fluidi di nuova generazioneLiquidi ionici

• Punto di congelamento <25°C;• Stabilità termica fino a 400°C;• Materiali eco-compatibili.

E’ ancora in corso, nell’ambito dei sali organici, la ricerca di nuovi fluidi aventi:

Punto di congelamento prossimo a 0°C

Stabilità termica fino a 430°C

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I riflettori solari tradizionali

Glass Mirrors

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I riflettori solari tradizionaliThick glass mirrors

thick glass mirrors

“FLABEG”

Alternate thick glass mirrors“PILKINGTON” “SPANISH”

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Riflettori di nuova generazione

• Riduzione dei costi: <15 $/m2

• Riflettanza : >95% (con angolo di accettazione di 4 mrad)

• Funzionamento ad alta efficienza: 10 - 30 anni

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Riflettori di nuova generazione

THIN GLASS MIRRORS(specchi in vetro sottile)

ALUMINIZED MIRRORS(riflettori in alluminio)

POLYMER REFLECTORS

(riflettori polimerici)

ADVANTECED SOLAR REFLECTIVE

MIRRORS(ASRM)

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Thin glass mirrors

• Riflettanza: fino al 96%

• Costo: 16 – 43 $/m2

• Durata di funzionamento: fonte di

perplessità da parte delle aziende

produttrici (Naugatuck).

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Aluminized mirrors

• Società: Alanod• Riflettanza: <90%• Delaminazione dello strato

di protezione

Riflettanza: 91,5%

Innovazioni:• Nanocomposti• Strato di Sol-Gel

2009

Mirosun-A

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Polymer reflectors

• Società: 3M• “Solar Reflector 1000”• Prove di durata in corso

• Società: SkyFuel – NREL• “ReflecTech”• Riflettanza: 94%• Prove di durata in corso

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Advanced Solar Reflective Mirrors

• Riflettanza: fino al 96%

• Costo: 10 $/m2

• Prove di durata in corso

Si prevede che solo dopo il 2015 sarà disponibile un materiale riflettente avente riflettanza superiore al 95%, più economico (riduzione del prezzo degli specchi solari del 20% entro il 2020) e che aumenti l’efficienza degli impianti solari a concentrazione del 3,5%.

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In conclusione, per rendere competitivo il CSP

• Sviluppare sistemi solari aventi prestazioni migliori e, allo stesso tempo, costi contenuti.

• Ricercare strutture di impianto dal design semplice e tali da poter essere prodotte in serie.

• Individuare fluidi di scambio termico innovativi che permettano di raggiungere temperature di funzionamento maggiori di 600°C e aventi punti di congelamento inferiori a 0°C.

• Riuscire a fabbricare specchi solari con buone proprietà ottiche (riflettanza maggiore del 95%) e a basso costo (minore di 15 $/m2).

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GRAZIE PER L’ATTENZIONE

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