Workshop Regionale

«IMPIANTI A CONCENTRAZIONE SOLARE POLIGENERATIVI

una risposta integrata al fabbisogno energetico

delle comunità mediterranee»

IL Solar Cooling

Giuseppe Corallo - Ricercatore ENEA corallo@enea.it

Palermo, 6 Novembre 2013

STS-Med Workshop Regionale Palermo, 6 Novembre 2013

Small scale thermal solar district units for Mediterranean communities

Il Solar Cooling:

Insieme di tecnologie per il condizionamento dell’ aria con azionamento ad energia solare.

•Cicli chiusi (macchine assorbimento/adsorbimento)

•Cicli Aperti (desiccant cooling)

•Cicli a compressione +Fotovoltaico

STS-Med Workshop Regionale Palermo, 6 Novembre 2013

Radiazione solare

Fonte: SolarNext

Cicli Chiusi: Macchine ad assorbimento

Fonte: G. Corallo, lezioni per progetto SICENEA

Cicli Chiusi: Macchine ad assorbimento

Tipologie disponibili: •Acqua-Ammoniaca

•Acqua-Bromuro di Litio

Macchine ad Acqua-Ammoniaca (ROBUR- 17kwf/35kWc)

Macchine ad Acqua-Bromuro di Litio (Yazaki 17-180 kWf)

Cicli Chiusi: Macchine ad adsorbimento

Fonte: SOLAIR Project http://www.solair-project.eu/146.0.html

Macchine ad adsorbimento (Sortech 8/15 kWf)

Cicli aperti: desiccant cooling

Fonte: SOLAIR Project http://www.solair-project.eu/146.0.html

Macchine a ciclo chiuso: prestazioni comparate

Tipo Temp. Torre COPc Taglia H2O-LiBr SE 75-95°C SI 0.7

4.5kW – qualche MW

H2O-LiBr DE 160 °C SI 1.1

H2O-NH3 190 °C 90 °C

NO

SI

0.7

0.7

17 kWf

5-10 kWf

Adsorbimento 65-72 SI 0.6 (°) 8-500 KWf

(°) 18-15 °C

Superficie captante specifica m2/kWf:

Tipo Effic % COP m2/kWf H2O-LiBr SE 60 .7 2.05

H2O-LiBr DE 50 1.1 1.45

H2O-NH3 60 .7 2.05

Adsorbimento 60 .6 2.39

Compr+Fotovoltaico 14 3 2.2

Limite di convenienza per la potenza elettrica in più

dei servizi:

Pel < < 0.33 kWel / kWf

Attività ENEA

• Sviluppo prototipi ad H2O-NH3

• Studi di fattibilità

• Impianti Dimostrativi

• Spin-Off STAR

Sviluppo prototipi H20-NH3

• ISPCA 1 (1983/1986) Biklim-Belleli

• ISPCA 2 / 2 sc (1986/1990) Biklim-Belleli

• AR 15 (1991/1996) Merloni – Italgas

• 11/25 kW (1995-2000) SRS-Cebelcor

• 7 kW (2008-2010) Kloben

• 18 kW ( 2010-2011) AdP MSE

Prototipo ISPCA 1

Caratteristiche :

•Pompa di Calore H2O-NH3

•Riscaldamento elettrico

•Potenza termica 13 kW a ~ 60°C

Prototipi ISPCA 2 e 2 sc

Caratteristiche :

•Pompa di Calore H2O-NH3

reversibile

•Riscaldamento a gas (indiretto 2

SC)

•13 kW potenza termica a ~ 60°C

•Modulo a condensazione (2)

•Scambiatori a piastre (2 SC)

•Valvola di inversione acqua (2 SC)

Prototipo AR 15 - MTS / Italgas

Caratteristiche :

•Pompa di Calore H2O-NH3

reversibile

•Riscaldamento indiretto a gas con

recupero fumi

•Bruciatore modulante

•Potenza termica 50 kW a ~ 60°C

•Potenza frigorifera 15 kW

•Scambiatori a piastre “Plate Grid”

•Valvola di inversione acqua

Prototipi “11 e 25 kW” – NET

Caratteristiche:

•Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile

•Riscaldamento a gas

•11/25 kW frigoriferi (7-12 °C)

•25/50 kW termici (45-55 °C)

•Bruciatore modulante

•Valvola di inversione acqua

Prototipo 7 kW - Kloben

• Caratteristiche:

• Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile • Riscaldamento ad Acqua Calda

(100°C) • 7 kW frigoriferi (7-12 °C) • 18 kW termici (35 /45 °C) • Raffreddamento estivo con torre

Prototipo 18 kW - AdP MSE

• Caratteristiche:

• Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile • Riscaldamento ad Acqua Calda (100°C) • 18 kW frigoriferi (7-12 °C) • 47 kW termici (35 /45 °C) • Raffreddamento estivo con torre

Studi di fattibilità

• Simulazione dinamica edificio-impianto con codice TRNSYS

• Ottimizzazione dei parametri sensibili mediante algoritmo PSO

Simulazione

YES NOT

INITIAL

PARAMETERS

P10… PN

0

ENERGY

CALC.

TRNSYS

(BUILDING)

PAY-BACK

CALC.

COSTS

CALC.

START

P.B.=MIN ?

STOP

PRINT

PARAM.

CHANGE

V2

ABSORPTION MACHINE

BACKUP BOILER

V1

V3

SOLAR STORAGE

SO

LA

R F

IEL

D

BUILDINGUSER STORAGE

COOLING TOWER

Ottimizzazione

Simulazione edificio F51

Ottimizzazione Solar H&C Aula Magna RM3 (70kW freddi)

PBT

(anni)

Delta

Inv.

(Euro)

SUP SOL

(m2)

ACC_UT

(m3)

ACC_SOL (m3) Solare

%

Risp

Gas %

Risp

Elett %

Robur H2O-NH3

olio diatermico

12.51 74118 104 1.35 1.43 78.4 74.5 70.4

Robur H2O-NH3

acqua in pressione

12.34 72687 100 1.47 1.58 76.8 74.2 70.6

Broad H2O-LiBr DE

olio diatermico

13.7 79283 83 1.81 1.18 67.5 63 74.9

Broad H2O-LiBr DE

acqua in pressione

12.9 67448 69 1.26 1.31 61.6 55 74.7

Yazaki H2O-LiBr SE

9.3 38945 70 1.47 2.65 44.9 34.8 91.3

Impianti dimostrativi

• Solar Heating and Cooling edificio F51

• Solar Heating and Cooling edificio F92 « Casa Intelligente »

• Solar Cooling edificio F96 « Serra a contenimento »

L’edificio F 51 è stato realizzato nel 1981 con strutture edilizie provviste di una coibentazione di livello superiore agli standard dell’epoca in previsione dell’utilizzo dell’energia solare per l’integrazione del fabbisogno termico invernale.

Solar Heating and Cooling edificio F51

Potenza frigorifera: 70 kW

Campo Solare: 100 m2

L’impianto prima dell’intervento L’impianto dopo l’intervento

Solar Heating and Cooling edificio F92

Potenza frigorifera: 18 kW

Campo Solare: 50 m2

Solar Cooling edificio F96

Superficie Serra mq 210

Volume lordo mc 950

Superficie trasparente in pianta mq 140

Superficie trasparente laterale mq 130

Superficie coltivabile mq 8x14

Solar Cooling edificio F96

Potenza frigorifera: 18 kW

Campo Solare: 50 m2

SOLAR COOLING SERRA F96 - 30/07/2013

0

20

40

60

80

100

120

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 0.00

°C

On Off Dry Cooler

Temperatura Esterna

Chilled Water To Yazaki

Water to Solar Field

Water from Boiler

Water To Boiler

Hot Water From Yazaki

Cooling Water From Tower

Cooling Water to Tower

Chilled Water From Yazaki

Hot Water To Yazaki

Water from Solar Field

SOLAR COOLING SERRA F96 - 14/09/2013

0

20

40

60

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100

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°C

On Off Dry Cooler

Temperatura Esterna

Chilled Water To Yazaki

Water to Solar Field

Water from Boiler

Water To Boiler

Hot Water From Yazaki

Cooling Water FromTowerCooling Water to Tower

Chilled Water FromYazakiHot Water To Yazaki

Water from Solar Field

Spin-Off STAR (da costituire)

Potenziale mercato Mercato del Condizionamento (Raffrescatori e Pompe di Calore): Settore Residenziale: ~1’100’000 unità/anno Settore Terziario+Navale: ~ 22’000 unità/anno

•Costruzione e vendita di macchine ad assorbimento reversibili

•Settori residenziale, terziario e navale

FINE

…Grazie per l’ attenzione