Sviluppo di configurazioni innovative di Impianti Solari a Concentrazione
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- Livio Villani
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1 CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE Paola Ammendola Istituto di Ricerche sulla Combustione Sviluppo di configurazioni innovative di Impianti Solari a Concentrazione da PON REC a Horizon e 27 Maggio, 2014 Convegno Conferenza del del Dipartimento Dipartimento di Ingegneria, DIITET 26 e 27 maggio 2014 ICT e Tecnologie per l Energia e i Trasporti
2 INTRODUZIONE Continuo incremento del fabbisogno energetico mondiale e problematiche connesse alle fonti energetiche primarie tradizionali Fonti rinnovabili e tecnologie energetiche alternative Energia solare E caratterizzata da una forte aleatorietà e dalla discontinuità diurna/nottura : sistemi di accumulo? Impianti solari a concentrazione solare termodinamico
3 IMPIANTI SOLARI A CONCENTRAZIONE - I Un impianto solare a concentrazione è costituito da 4 unità fondamentali: un sistema di raccolta e concentrazione della radiazione solare (eliostati); un ricevitore di energia solare, che viene ceduta, sottoforma di energia termica, ad un fluido termo vettore; un unità addetta all accumulo dell energia solare trasferita; un unità di conversione termodinamica per la conversione di energia termica in energia elettrica. Sistema a collettori parabolici lineari Sistema a torre centrale Sistema Beam Down
4 IMPIANTI SOLARI A CONCENTRAZIONE - II I sistemi a radiazione solare concentrata sono chiamati a svolgere un ruolo importante nel raggiungimento della sostenibilità energetica nelle società moderne grazie alle loro caratteristiche uniche Vantaggi: produzione di energia elettrica, termica, solar fuels e dissalazione dell acqua accoppiamento con ciclo termodinamico ad elevata efficienza possibilità di accumulo del calore rendendo possibile una produzione di energia, anche in periodi di assenza della radiazione solare possibilità di realizzare sistemi ibridi (ad esempio, con biomasse) Lo sviluppo di tecnologie che possano rendere economico, sostenibile ed efficiente l uso dell energia solare mediante CSP è un settore della ricerca molto attivo: superare le problematiche di impatto ambientale e corrosione riguardanti l utilizzo dei sali fusi; raggiungere temperature anche superiori ai C (limite delle miscele di sali fusi) aumentando l efficienza complessiva del ciclo con il quale è integrato.
5 ATTIVITA DI RICERCA DEL DIITET/IRC IN SISTEMI CSP
6 PROGETTO SOLTESS - SOLAR THERMAL ENERGY SOLID STORAGE - I Progetto: PON Ricerca e Competitività Coordinatore: Magaldi Industrie Srl (Italia) Istituti CNR coinvolti: IRC, INO, ISTEC Costo Progetto: totale=12,156, euro (contributo richiesto al MIUR=7,827, euro) Finanziamento CNR: totale=1,877, euro (contributo richiesto al MIUR=1,647, euro) Il progetto riguarda lo sviluppo di un sistema di cogenerazione di energia elettrica/termica da sorgente solare in grado di raccogliere energia solare per accumularla ed usarla producendo elettricità, vapore o acqua desalinizzata. L innovazione risiede nell impiego di un sistema a letto fluidizzato di solidi granulari in grado di svolgere tre funzioni: ricevitore della radiazione solare, sistema di trasferimento di energia termica al ciclo vapore, accumulatore di energia. calore elettricità acqua sanitaria
7 PROGETTO SOLTESS - SOLAR THERMAL ENERGY SOLID STORAGE - II Temperature >550 C Aumento dell efficienza del ciclo Differenti step del progetto: Ricerca di base: scambio termico in FB, fluidodinamica di FB, fenomeni di attrition del solido fluidizzato Realizzazione di un impianto pilota (100 kwt) Modellazione dinamica dell impianto pilota Realizzazione di un impianto dimostrativo (650 kwe)
8 PROGETTO MEGARIS MICRO ELECTRIC GENERATOR FOR ALTERNATIVE RENEWABLE ENERGY INNOVATIVE STIRLING ENGINE- I Progetto: MATTM (Ministero dell'ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare) Coordinatore: Aerosoft Spa (Italia) Istituti CNR coinvolti: IRC Costo Progetto: 1MEuro Finanziamento CNR: 170'000 Euro Il Progetto ha avuto come obiettivo la realizzazione di un sistema innovativo di microcogenerazione distribuita che sfrutti soltanto energie rinnovabili: energia solare e biomasse. Il cuore del progetto è costituito dalla combinazione di un combustore a letto fluido (FBC) con un motore Stirling la cui sorgente termica sia derivata da energia solare concentrata integrata con l energia fornita dalla combustione delle biomasse. calore elettricità acqua sanitaria
9 PROGETTO MEGARIS MICRO ELECTRIC GENERATOR FOR ALTERNATIVE RENEWABLE ENERGY INNOVATIVE STIRLING ENGINE- II Componenti del prototipo: Concentratore Letto fluidizzato Motore Stirling
10 PROGETTO STAGE-STE SCIENTIFIC AND TECHNOLOGICAL ALLIANCE FOR GUARANTEEING THE EUROPEAN EXCELLENCE IN CONCENTRATING SOLAR THERMAL ENERGY- I Progetto: FP7-THEME: ENERGY IRP in the field of Concentrated Solar Power (CSP) Coordinatore: CIEMAT (Spagna) Istituti CNR coinvolti: IM, INO, ISTEC, IRC, ISM Costo Progetto: totale=19,697, euro (contributo richiesto all UE=9,997, euro) Finanziamento CNR: totale=644, euro (contributo richiesto all UE=323, euro) Programma di ricerca integrato (IRP) in sistemi solari a concentrazione che coinvolge tutti i maggiori istituti di ricerca europei con attività riconosciute e rilevanti nell ambito dei sistemi CSP in una struttura di ricerca integrata per realizzare i seguenti obiettivi generali: a) convertire il consorzio in una istituzione di riferimento per la ricerca sull energia solare a concentrazione in Europa; b) migliorare la cooperazione tra le istituzioni di ricerca dell'ue che partecipano al IRP; c) sincronizzare i vari programmi di ricerca nazionali al fine di evitare duplicazioni e per ottenere risultati migliori e più veloci; d) accelerare il trasferimento di conoscenze all'industria, al fine di mantenere e rafforzare la leadership industriale europea nei sistemi CSP. ste.eu/
11 PROGETTO STAGE-STE SCIENTIFIC AND TECHNOLOGICAL ALLIANCE FOR GUARANTEEING THE EUROPEAN EXCELLENCE IN CONCENTRATING SOLAR THERMAL ENERGY- II Articolazione del progetto: azioni di coordinamento e di sostegno (CSA) progetti coordinati (CP) che coprono alcuni temi di ricerca relativi all'energia solare a concentrazione, considerati di particolare importanza CSA CP WP1 Consortium Governance and Management Issues WP2 Integrating Activities to Lay the Foundations for Long lasting Research Cooperation WP3 Enhancement of STE Research Facilities Cooperation WP4 Capacity Building and Training Activities WP5 Relationship with Industry & Transfer of Knowledge Activities WP6 International Cooperation Activities WP7: Thermal Energy Storage for STE Plants WP8: Materials for Solar Receivers and STE Components WP9: Solar Fuels WP10: STE plus Desalination WP11: Linear focusing STE Technologies WP12: Point focusing STE Technologies Relativamente ai soli CP, gli Istituti del CNR sono attivi nei WP 7, 8 e 12
12 PROGETTO STAGE-STE SCIENTIFIC AND TECHNOLOGICAL ALLIANCE FOR GUARANTEEING THE EUROPEAN EXCELLENCE IN CONCENTRATING SOLAR THERMAL ENERGY- III Partners Il punto di partenza dell IRP STAGE STE è rappresentato dall European Energy Research Alliance (EERA) nata nel 2008; in particolare, un Joint Programme su Concentrated Solar Power (EERA JP CSP) è stato formalmente approvato nel mese di aprile 2011 Tutte le istituzioni di ricerca dell'ue che partecipano STAGE STE sono o partner di EERA (ad esempio il CNR) o, in alternativa, hanno espresso formalmente il loro impegno a partecipare ad EERA nel prossimo futuro.
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