Post on 16-Feb-2019
Impianti sperimentali Impianti sperimentali e prototipi industrialie prototipi industriali
Grande Progetto Solare Termodinamico
M. VignoliniM. Vignolini
Grande Progetto Solare Termodinamico
Programma ENEAProgramma ENEA
•• Realizzare, in Italia, il primo impianto dimostrativo Realizzare, in Italia, il primo impianto dimostrativo solare utilizzando la tecnologia dei collettori parabolici solare utilizzando la tecnologia dei collettori parabolici lineari.lineari.
•• Sviluppare prodotti industriali con caratteristiche tali da Sviluppare prodotti industriali con caratteristiche tali da consentire la diffusione commerciale della tecnologia.consentire la diffusione commerciale della tecnologia.
•• Condurre le attività in collaborazione con l’industria per Condurre le attività in collaborazione con l’industria per individuare le soluzioni maggiormente praticabili.individuare le soluzioni maggiormente praticabili.
•• Coordinare ed esplorare le soluzioni tecnologiche più Coordinare ed esplorare le soluzioni tecnologiche più avanzate.avanzate.
Grande Progetto Solare Termodinamico
COMPONENTE
Definizione specifiche tecniche
Individuazioni soluzioni tecnologiche
Realizzazione prototipo
Scelta del partner industriale
Progetto costruttivo
Definizione e progetto dell'impianto sperimentale
Realizzazione dell'impianto
Verifica delle prestazioni e qualificazione del
componenteENEA
ENEA-ALTRI SOGGETTI
ALTRI SOGGETTI
Ricerca e sviluppoRicerca e sviluppo
Grande Progetto Solare Termodinamico
Programma ENEA:Programma ENEA:
Considerato il grado di innovazione del progetto ENEA, si rende Considerato il grado di innovazione del progetto ENEA, si rende necessaria una adeguata fase di ricerca, sperimentazione e provanecessaria una adeguata fase di ricerca, sperimentazione e provadi componenti e sistemi prima della realizzazione di un impiantodi componenti e sistemi prima della realizzazione di un impianto di di potenza. potenza.
Il programma di ricerca sarà orientato agli aspetti più innovatiIl programma di ricerca sarà orientato agli aspetti più innovativi vi introdotti nella tecnologia; oltre allo sviluppo di introdotti nella tecnologia; oltre allo sviluppo di componenti componenti prevede la costruzione diprevede la costruzione di circuiti sperimentali e di impianti dimostrativi di potenza.
Completata la fase di sperimentazione verranno realizzati uno o Completata la fase di sperimentazione verranno realizzati uno o più impianti da 40 più impianti da 40 MWeMWe nell’Italia Meridionale.nell’Italia Meridionale.
Grande Progetto Solare Termodinamico
Programma ENEAProgramma ENEA
•• Sviluppo componenti: Sviluppo componenti:
Tubo ricevitore, Collettore solareTubo ricevitore, Collettore solare
•• Impianti sperimentali: Impianti sperimentali:
PCS, MOSEPCS, MOSE , , eccecc
•• Impianti dimostrativi di potenza: Impianti dimostrativi di potenza:
LASA (LASA (MontaltoMontalto, 4 , 4 MWeMWe), ISIS (Specchia, 12 ), ISIS (Specchia, 12 MWeMWe))
•• Impianti commerciali da Impianti commerciali da 40 40 MWeMWe
Grande Progetto Solare Termodinamico
Dispositivo prova fluido Dispositivo prova fluido termovettoretermovettore
Grande Progetto Solare Termodinamico
Dispositivo prova snodi sfericiDispositivo prova snodi sferici
Grande Progetto Solare Termodinamico
Crogioli in acciaio AISI 304
campione originale
test a 290 °C test a 550 °C test a 590 °Ccampione originale
test a 290 °C test a 550 °C test a 590 °C
Grande Progetto Solare Termodinamico
Test per la corrosione degli acciaiTest per la corrosione degli acciai
Grande Progetto Solare Termodinamico
ImpiantoImpianto PCS: vista PCS: vista aereaaerea
Sezioni di prova
Componentidi processo
Grande Progetto Solare Termodinamico
Impianto PCS: Impianto PCS: vista dei componenti di processovista dei componenti di processo
Sala controllo
Cabina elettrica
Serbatoio di accumulo sali fusi con pompa di circolazione
Scambiatore di calore sali-aria
Riscaldatore elettrico
Sistema di alimentazione aria secca
Unità di raffreddamento
Grande Progetto Solare Termodinamico
ImpiantoImpianto PCS: PCS: vista vista frontalefrontale
0.0 m
+2.0 m
+5.5 m
Tubo ricevitore
Serbatoio Sali fusi
Scambiatore sali-aria
Collettori solari
Riscaldatoreelettrico
Unità di raffreddamentoSistema di alimentazionearia secca
Grande Progetto Solare Termodinamico
Grande Progetto Solare Termodinamico
PannelliPannelli riflettentiriflettenti
Grande Progetto Solare Termodinamico
SistemaSistema didi misuramisura delladella curvaturacurvatura deidei pannellipannelli riflettentiriflettenti
-1.6 104
-1.2 104
-8000
-4000
0
4000
8000
1.2 104
1.6 104
-150 -100 -50 0 50 100 150
Forze e Momenti torcenti per il primoconcentratore alla v
rif=28 m/s Fx
FyMzFx'Fy'
Forz
e (N
/m) e
Mom
enti
torc
enti
(Nm
/m)
per u
nità
di l
ungh
ezza
Angolo di rotazione (gradi)
Grande Progetto Solare Termodinamico
Studio Studio delledelle sollecitazionisollecitazioni esercitateesercitate daldal ventovento suisuipannellipannelli riflettentiriflettenti
Grande Progetto Solare Termodinamico
DeformazioniDeformazioni esercitateesercitate daldal ventovento suisui pannellipannelli riflettentiriflettenti
Distribuzione di tensione nella struttura di movimentazione
Tensione di Von Mises per il gruppo di rotazione del collettore di seconda fila (max 174 MPa)
Grande Progetto Solare Termodinamico
Grande Progetto Solare Termodinamico
SistemaSistema per la per la movimentazionemovimentazione deidei collettoricollettori
Impianto MOSE
Misuratore di portata
Riscaldatore elettrico
Aerotermo
Recuperatore
Sezione di prova
Grande Progetto Solare Termodinamico
ISIS ISIS –– Localizzazione geograficaLocalizzazione geografica
N
S
O
L’impianto ISIS (Impianto Solare Innovativo di Specchia) sarà realizzato in Puglia nel comune di Specchia a circa 3 km ovest dal centro abitato
Grande Progetto Solare Termodinamico
● Masseria Curtivecchi, Specchia
● Data attivazione: Settembre 2002
Direzione e velocitàa 2 metri
Velocitàa 5 metri
Direzione e velocitàa 10 metri
Grande Progetto Solare Termodinamico
ISIS ISIS –– Stazione per la misura della velocitStazione per la misura della velocitàà e direzione del ventoe direzione del vento
● Masseria Cardigliano, Specchia
● Data attivazione: Maggio 2002
Radiazione globaleRadiazione diffusa
Radiazione diretta
Grande Progetto Solare Termodinamico
ISIS ISIS –– Stazione per la misura della radiazione solareStazione per la misura della radiazione solare
Principali parametri impianto
12
3
4
5
1 0
9
6
12
7
8
1 4
1 4
1 1
11
1 3
C A M PO S PECC H I
LA G H E TTO
STR A D A PR IN CIPA LE
A R E E V ERD I
L E G E NDA
1 - U FFICI2 - PA RCH EG G IO3 - O FF IC IN E-LA BO RA TO RI4 - A U T O RIM ESSA5 - D EP O SITO SA LI6 - CA B IN A ELETTRICA7 - SE R B A T O IO FRED D O8 - SE R B A T O IO CA LD O9 - G EN ER A T O RE V A PO RE10 - T U R B O G E N ERA TO RE11 - C A M P O SPECCH I12 - P O M PE A CQ U A13 - C O N SEG N A SA LI14 - L A G H ETTO
11
w
Orientazione collettori 27° O Numero di collettori 348 Energia termica disponibile GWh/a 160,3 Capacità accumulo MWh 600 Energia termica accumulata GWh/a 136,6 Frazione energia utilizzata % 85,1 Potenza elettrica nominale MWe 12 Efficienza lorda impianto % 39 Energia elettrica prodotta GWh/a 51,9 Fattore di carico % 49,3 Risparmio energia primaria* TEP 11.135Emissione CO2 evitata ** ton/a 34.588
Schema impianto
* Consumo specifico termico medio 2.260 kcal/kWh (rend. 0.38)
** Emissione specifica 702 g CO2/kWh (dato ENEL 2000)
Grande Progetto Solare Termodinamico
ISIS ISIS –– Dati tecnici di processoDati tecnici di processo
Activity Legend
ENEA
Authority
Contractor
Collaboration
Grande Progetto Solare Termodinamico
ISIS ISIS –– Pianificazione fasi di progettoPianificazione fasi di progetto
Grande Progetto Solare Termodinamico
Calore ad alta temperatura dall’energia solareCalore ad alta temperatura dall’energia solare
Una tecnologia innovativa per un’energia pulitaUna tecnologia innovativa per un’energia pulitadisponibile continuamente ed ad un costo competitivodisponibile continuamente ed ad un costo competitivo
Voce di costo Importo unitario 103 €
Captazione solare 97,2 € / m2 43.858 Accumulo termico 8,7 € / kWht 10.440 Generatore di vapore 124 € / kWe 4.960 Convenzionale 650,7 € / kWe 26.028 Sistemazione sito 74 € / kWe 2.976 Progetto e direzione lavori 146 € / kWe 5.833 Costi residui 238 € / kWe 9.509 Acquisto terreno 0,77 € / m2 724
Costo totale stimato 2.608 € / kWe 104.328
Grande Progetto Solare Termodinamico
Costi di un impianto solare da 40 Costi di un impianto solare da 40 MWeMWe
Grande Progetto Solare Termodinamico
Ripartizione costi impianto solare da 40 Ripartizione costi impianto solare da 40 MWeMWe
24,9%
4,8%
10,0%
42,0%
0,7%
2,9%5,6%
9,1%
ConvenzionaleGeneratore di vaporeAccumulo termicoCaptazioneAcquisto terrenoSistemazione sitoProget. e dir. lavoriCosti residui
Produzione di idrogeno: Produzione di idrogeno: apparato sperimentale per la caratterizzazione termoapparato sperimentale per la caratterizzazione termo--chimica delle ferritichimica delle ferriti
Termobilancia per misure termodinamiche delle ferriti
Spettrometro di massa a quadrupolo
Sezione trattamento gas di alimentazione
Grande Progetto Solare Termodinamico
Produzione di idrogeno: Produzione di idrogeno: dissociazione termica dell’ossido di Zincodissociazione termica dell’ossido di Zinco
Vista del crogiolo e del passaggio per termocoppie
Prova di montaggio di un target di condensazione (condensatore caldo)
Grande Progetto Solare Termodinamico
Considerazioni finali● Sono gli uomini con le loro conoscenze che ci hanno
permesso di utilizzare nuove risorse energetiche.(Il petrolio non è stata una fonte di energia così diffusa fino a quando qualcuno non ha inventato il motore a scoppio).
● Per questo è necessario investire nella ricerca di nuovefonti di energia (rinnovabili, fusione, ecc), ma dovrannoessere compatibili con l’ambiente.
● L’energia Solare può avere un importante ruolo nel futuroscenario della produzione di energia.
Grande Progetto Solare Termodinamico