La ricerca e la tecnologia ENEA nel solare termodinamico

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1 Solare termodinamico, una ricchezza per il Paese: quali gli ostacoli? Milano, 7 Maggio 2014 La ricerca e la tecnologia ENEA nel solare termodinamico Francesco Di Mario ENEA, Unità Tecnica Fonti Rinnovabili Sistemi solari a concentrazione (CSP) Principali obiettivi dei programmi di R, S & D Quota di rinnovabili Aumento dell efficienza e riduzione dei costi sia per i singoli componenti (specchi, ricevitori, giunti, fluidi termici, ) che per il sistema (semplificazione del sistema e della sua gestione, sistemi di controllo, ) Aumento della flessibilità operativa e della «dispacciabilità» dell energia prodotta (sistemi di accumulo termico, ibridizzazione degli impianti, ) Riduzione dell impatto ambientale (fluidi termici compatibili con l ambiente, consumo di acqua, occupazione del suolo) (SET Plan, STE-EII Implementation Plan , WP Energy H2020)

2 La tecnologia CSP ENEA: le innovazioni Dal laboratorio alla dimostrazione industriale ( ) Dimostrazione a scala industriale Progettazione e realizzazione dell impianto presso l ENEL di Priolo Impianto Archimede (5 MW) Qualificazione della componentistica innovativa Realizzazione impianto di prova PCS Ricerca di laboratorio Sviluppo componenti in collaborazione con imprese industriali Avvio del Progetto

3 Obiettivi e linee di sviluppo per il medio termine Promuovere l introduzione nel mercato della tecnologia nazionale dei sistemi CSP, riducendo il costo degli impianti e dell energia elettrica prodotta, attraverso: R, S e qualificazione di componenti e sistemi degli impianti solari termodinamici, in collaborazione con le aziende interessate; Collaborazione con società di ingegneria e utilities per studi di fattibilità e per progettazione e realizzazione di impianti di diversa taglia (dalle centinaia di kw alle decine di MW) e per diverse applicazioni (generazione di potenza, impianti ibridi, dissalazione, produzione di calore di processo,..); Utilizzo del know how sugli impianti solari a sali fusi per applicazioni diversificate (CSP con collettori non parabolici, produzione di combustibili con energia solare, ) Collaborazioni internazionali sia nel settore della ricerca che per la realizzazione di impianti. Tubo ricevitore Obiettivi: Migliorare l efficienza fototermica e la stabilità strutturale del coating solare per tubi ricevitori operanti ad alta temperatura, attraverso tecniche di deposizione che consentono di intervenire sulla microstruttura dei materiali (Ion Beam Assisted Deposition) Test e qualifica di tubi ricevitori in laboratorio e sul campo Principali progetti in corso: Accordo di Programma MiSE-ENEA (Ricerca di Sistema, progetto B.1.3) Progetto Tubosol (coordinato da ASE, Industria 2015) Progetti europei (Archetype, Hiteco)

4 Collettore solare Obiettivi: incremento prestazioni, facilità e rapidità di montaggio, riduzione costi di produzione e trasporto Attività: Sviluppo e qualificazione di: nuove tipologie di pannelli riflettenti, nuove strutture metalliche di supporto, sistemi innovativi di tracking giunti rotanti per l accoppiamento tra tubi ricevitori e tubazioni fisse in collaborazione con l industria nazionale (DD, Ronda, Meccanotecnica Umbra, ) Fluidi termici Obiettivi: Individuare nuove miscele di sali fusi, a basso costo, compatibili con l ambiente e stabili fino a 600 C, ma con temperatura di solidificazione più bassa di quella della miscela attuale (240 C) Valutare la fattibilità dell utilizzo di fluidi gassosi Valutare la possibilità di utilizzare i sali fusi in impianti solari con collettori lineari tipo Fresnel Principali progetti in corso: Studio delle caratteristiche chimico-fisiche di miscele ternarie di nitrati (NaNO 3 /KNO 3 /LiNO 3, NaNO 3 /KNO 3 /Ca(NO 3 ) 2 ) nell ambito di progetti europei (MATS, OPTS) Accordo di Programma MiSE-ENEA (Ricerca di Sistema, progetto B.1.3)

5 Sistemi di accumulo Obiettivi: Ridurre i costi dei sistemi di accumulo a sali fusi, attraverso lo sviluppo di nuove configurazioni degli stessi Sviluppare sistemi alternativi di accumulo, come quelli basati su: miscele di materiali a cambiamento di fase con nanoparticelle; materiali solidi inerti (ceramici, sabbia, cemento, ) Principali progetti in corso: OPTS, progetto europeo coordinato da ENEA per lo sviluppo e realizzazione di un sistema di accumulo innovativo, basato su un unico serbatoio con generatore di vapore integrato ( ) Accordo di Programma MiSE-ENEA (Ricerca di Sistema, progetto B.1.3) Impianti di piccola/media taglia Obiettivo: Promuovere la realizzazione, nel breve termine, di impianti di piccola/media taglia per applicazioni diversificate (cogenerazione, dissalazione, integrazione con biomasse, calore di processo,..), ampliando il mercato dei sistemi CSP Principali progetti in corso MATS, progetto europeo, coordinato da ENEA, per la realizzazione, in Egitto, di un impianto da 1 MWe, in grado di fornire anche calore e acqua dissalata ( ) HYSOL, progetto europeo, coordinato da ACS-COBRA, per la realizzazione di sistemi ibridi solare-biomasse ( ) OMSOP, progetto europeo, coordinato da CITY, per lo sviluppo di un sistema da 5-10 kw basato sull accoppiamento di un solar dish ed una microturbina ( ) Collaborazioni con PA e aziende per studi di fattibilità

6 Impianti di potenza Obiettivo: Promuovere la realizzazione, nel breve termine, di impianti da alcune decine di MW utilizzanti la tecnologia nazionale, avviando la loro introduzione nel mercato Principali progetti in corso: u Archetype SW550, progetto europeo coordinato da Enel Green Power per la realizzazione di un impianto da 30 MW in Sicilia ( ) Collaborazioni con aziende elettriche e società di ingegneria per studi di fattibilità e progettazione preliminare di impianti (es. collaborazione con l azienda cinese Jinfan per un impianto da 50 MW) Produzione di «solar fuels» Studio di cicli termochimici alimentati da energia solare per la produzione di idrogeno, nell ambito di progetti nazionali ed europei (Progetto SOL2HY2, VII FP) Produzione di miscele metano/idrogeno mediante reforming di gas naturale alimentato da energia solare e impiego delle miscele stesse su veicoli (Progetto MET.I.SOL, finanziato dal MATTM e coordinato dal CRF Fiat) Produzione di idrogeno mediante reforming solare di gas naturale, biogas, etanolo (Progetto CoMEThy, VII FP, coordinato da ENEA)

7 Altri progetti e collaborazioni internazionali Progetti europei per utilizzo e sviluppo infrastrutture di ricerca ca: SFERA (Solar Facilities for the European research Area) EUSOLARIS (The European Solar Research Infrastructur for CSP) Progetti europei per la diffusione delle tecnologie solari nell area del Mediterraneo: PWMSP (Paving the Way for the Mediterranean Solar Plan) STS-MED (Small( scale Thermal Solar district units for Mediterranean communities) Implementing Agreements IEA SolarPACES EERA (European Energy Research Alliance), con un programma specifico sui sistemi solari a concentrazione Laboratori e infrastrutture sperimentali (1) Laboratorio progettazione componenti e impianti Progettazione componenti, sistemi e impianti CSP; Prova e caratterizzazione in laboratorio di componenti critici (tubi ricevitori, collegamenti flessibili, giunti, sistemi ausiliari di riscaldamento elettrico, ) Laboratorio di ottica dei collettori solari Caratterizzazione e controllo di qualità dei pannelli riflettenti Controllo allineamento del campo specchi (ricevitoreparabola) attraverso metodi innovativi e con strumenti originali sviluppati dall ENEA Atlante italiano della radiazione solare Acquisizione e gestione dati radiazione solare UTRINN

8 Laboratori e infrastrutture sperimentali (2) Impianto MOSE (Molten Salt Experiences) Circuito a sali fusi utilizzato per: Prove di resistenza alla corrosione dinamica in sali fusi di materiali e componenti Studi sperimentali sull utilizzo del calore solare per processi di reforming Laboratorio film ottici speciali (Portici) Sviluppo e caratterizzazione di rivestimenti solari selettivi per tubi ricevitori Progettazione preliminare di impianti di sputtering innovativi per la fabbricazione di rivestimenti solari UTRINN Laboratori e infrastrutture sperimentali (3) Impianto PCS (Prova collettori solari) prove di qualificazione di componenti e sistemi per impianti solari a sali fusi (collettori, tubi ricevitori, circuito a sali, sistema di accumulo, strumentazione, ) prove di funzionamento nelle diverse condizioni di esercizio, comprese fasi critiche ed anomale (avviamento, fermata, transitori, emergenze, ) sviluppo di nuove soluzioni impiantistiche mediante apposite sezioni di prova (generatore di vapore, valvole, strumentazione speciale,..) UTRINN

9 Grazie per l attenzione francesco.dimario@enea.it