CSP e cogenerazione: le possibili sinergie nel settore industriale

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Enrico Casagrande
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1 CSP e cogenerazione: le possibili sinergie nel settore industriale Ennio Macchi Direttore del Dipartimento di Energia Politecnico di Milano

2 Il mio dipartimento sta investendo molto sul solare termodinamico il gruppo GECoS

3 Premesse Parlerò di applicazioni che ad oggi non hanno ancora un mercato (non solo in Italia, ma nel mondo): visione a medio-lungo termine (potrebbe diventare più vicino, dipende dal quadro di incentivazioni) Perché pensare ad applicazioni CSP nel settore della cogenerazione e non solo della generazione elettrica? Possibili configurazioni impiantistiche e settori applicativi

quadro di incentivazioni) Perché pensare ad applicazioni CSP nel settore della cogenerazione e

4 Come tutti sanno, la diffusione delle tecnologie rinnovabili è fortemente condizionata dagli incentivi Ad oggi, la politica degli incentivi si è concentrata sulla generazione di energia elettrica, trascurando quella termica Questa situazione scoraggia applicazioni cogenerative, perché non conviene perdere (poca, ma supervalorizzata) energia elettrica per produrre molta (ma poco valorizzata) energia termica In termini di risparmio energetico (e tutto ciò che ne segue, gas serra, ecc.), l energia termica è pregiata. Per produrre 1 MJ di energia elettrica servono 1/0,53= 1,89 MJ di gas naturale, per produrre 1 MJ di calore industriale, ne servono 1/0,9 = 1,11 (rapporto 1,11/1,89=59%)

energia elettrica per produrre molta (ma poco valorizzata) energia termica In termini di risparmio energetico (e tutto ciò che ne segue, gas serra, ecc.

5 Alcuni richiami utili L energia solare diretta è una fonte termodinamica pregiata Può essere convertita in energia termica a temperature molto elevate La conversione da calore ad alta temperatura in energia elettrica avviene con cicli termodinamici chiusi (a vapore o ORC) Se invece di condensare a temperatura prossima all ambiente si condensa a temperature superiori, si può utilizzare il calore invece di dissiparlo, ottenendo importanti vantaggi energetici

cicli termodinamici chiusi (a vapore o ORC) Se invece di condensare a temperatura prossima all ambiente si

6 IL RAPPORTO CALORE/ENERGIA ELETTRICA E MOLTO PIU ELEVATO DEL RAPPORTO FRA I RENDIMENTI DI RIFERIMENTO CICLI APERTI cogenerazione pompa di calore 6

7 Messaggi: 1. La cogenerazione consente, parità di energia solare trasformata in calore ad alta temperatura, risparmi di energia primaria molto più elevati rispetto alla sola generazione elettrica 1. I vantaggi sono comunque consistenti, ma crescono enormemente al diminuire della temperatura a cui serve il calore

alta temperatura, risparmi di energia primaria molto più elevati rispetto alla

8 Un possibile schema di impianto

9 Un alternativa interessante ai collettori parabolici

10 I risultati che seguono sono tratti da un recente articolo SOLAR THERMODYNAMIC PLANTS FOR COGENERATIVE INDUSTRIAL APPLICATIONS IN SOUTHERN EUROPE G. Manzolini, a,, M. Bellarmino a, E. Macchi a and P. Silva a Renewable Energy Volume 36, Issue 1, January 2011, Pages

SOUTHERN EUROPE G. Manzolini, a,, M. Bellarmino a, E.

11 Diverse possibilità fluidi termovettori, cicli termodinamici

12 Ipotesi (ottimistiche) Domanda termica costante su 3 turni lavorativi Impianto preesistente dotato di caldaie a gas naturale Disponibilità di una superficie adeguata (tetto capannone) Localizzazione in Sud Italia Allacciamento alla rete elettrica nazionale Tutta l energia termica cogenerata è utilizzata

superficie adeguata (tetto capannone) Localizzazione in Sud Italia

13 Efficiency [%] Confronto di prestazioni energetiche 70 Oil Salts DSG Power Cycle Collectors Net Electric

14 COE comparison among the three solutions adopted in this work and conventional solar systems. A sensitivity analysis on solar field costs is carried out assuming reference values of Table 3 and a decrease of 25% and 50%.

A sensitivity analysis on solar field costs is carried

15 Conclusioni Potenziali vantaggi di applicazioni cogenerative 1. Grandi risparmi energetici rispetto a soluzioni solo elettriche 2. Soluzioni ibride in paralleo con la rete: nessuna necessità di accumuli termici semplificazione in termini di gestione di transitori, ecc. la parte convenzionale dell impianto opera tutto l anno Non serve surdimensionare la superficie degli specchi (solar multiple unitario) Non serve un condensatore freddo, né un fluido refrigerante Potenziali svantaggi rispetto alla soluzione solo elettrica: 1. Gli impianti sono inevitabilmente di piccola taglia (costi specifici più elevati, prestazioni dei componenti inferiori) 2. Localizzazione obbligata

la parte convenzionale dell impianto opera tutto l anno Non serve surdimensionare la superficie degli specchi (solar multiple unitario) Non serve un condensatore freddo,

16 Grazie per l attenzione

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