Grande Progetto Solare Termodinamico Impianti sperimentali e prototipi industriali

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1 Impianti sperimentali e prototipi industriali M. Vignolini

2 Programma ENEA Realizzare, in Italia, il primo impianto dimostrativo solare utilizzando la tecnologia dei collettori parabolici lineari. Sviluppare prodotti industriali con caratteristiche tali da consentire la diffusione commerciale della tecnologia. Condurre le attività in collaborazione con l industria per individuare le soluzioni maggiormente praticabili. Coordinare ed esplorare le soluzioni tecnologiche più avanzate.

3 Ricerca e sviluppo COMPONENTE Definizione e progetto dell'impianto sperimentale Definizione specifiche tecniche Realizzazione dell'impianto Scelta del partner industriale Individuazioni soluzioni tecnologiche Verifica delle prestazioni e qualificazione del componente Progetto costruttivo Realizzazione prototipo ENEA ENEA-ALTRI SOGGETTI ALTRI SOGGETTI

4 Programma ENEA: Considerato il grado di innovazione del progetto ENEA, si rende necessaria una adeguata fase di ricerca, sperimentazione e prova di componenti e sistemi prima della realizzazione di un impianto di potenza. Il programma di ricerca sarà orientato agli aspetti più innovativi vi introdotti nella tecnologia; oltre allo sviluppo di componenti prevede la costruzione di circuiti sperimentali e di impianti dimostrativi di potenza. Completata la fase di sperimentazione verranno realizzati uno o più impianti da 40 MWe nell Italia Meridionale.

5 Programma ENEA Sviluppo componenti: Tubo ricevitore, Collettore solare Impianti sperimentali: PCS, MOSE, ecc Impianti dimostrativi di potenza: LASA (Montalto( Montalto,, 4 MWe), ISIS (Specchia, 12 MWe) Impianti commerciali da 40 MWe

6 Dispositivo prova fluido termovettore

7 Dispositivo prova snodi sferici

8 Test per la corrosione degli acciai Crogioli in acciaio AISI 304 campione originale test a 290 C test a 550 C test a 590 C

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10 Impianto PCS: vista aerea Sezionidiprova Componenti di processo

11 Impianto PCS: vista dei componenti di processo Scambiatore di calore sali-aria Riscaldatore elettrico Sistema di alimentazione aria secca Unità di raffreddamento Sala controllo Serbatoio di accumulo sali fusi con pompa di circolazione Cabina elettrica

12 Impianto PCS: vista frontale Tubo ricevitore Collettori solari Riscaldatore elettrico +5.5 m +2.0 m 0.0 m Serbatoio Sali fusi Scambiatore sali-aria Sistema di alimentazione aria secca Unità di raffreddamento

13 Pannelli riflettenti

14 Sistema di misura della curvatura dei pannelli riflettenti

15 Studio delle sollecitazioni esercitate dal vento sui pannelli riflettenti Forze (N/m) e Momenti torcenti (Nm/m) per unità di lunghezza Forze e Momenti torcenti per il primo concentratore alla v rif =28 m/s Fx Fy Mz Fx' Fy' Angolo di rotazione (gradi)

16 Deformazioni esercitate dal vento sui pannelli riflettenti

17 Distribuzione di tensione nella struttura di movimentazione Tensione di Von Mises per il gruppo di rotazione del collettore di seconda fila (max 174 MPa)

18 Sistema per la movimentazione dei collettori

19 Impianto MOSE Aerotermo Misuratore di portata Recuperatore Riscaldatore elettrico Sezione di prova

20 ISIS Localizzazione geografica L impianto ISIS (Impianto Solare Innovativo di Specchia) sarà realizzato in Puglia nel comune di Specchia a circa 3 km ovest dal centro abitato N O S

21 ISIS Stazione per la misura della velocità e direzione del vento Direzione e velocità a 10 metri Masseria Curtivecchi, Specchia Data attivazione: Settembre 2002 Velocità a 5 metri Direzione e velocità a 2 metri

22 ISIS Stazione per la misura della radiazione solare Masseria Cardigliano, Specchia Data attivazione: Maggio 2002 Radiazione diffusa Radiazione globale Radiazione diretta

23 ISIS Dati tecnici di processo Schema impianto LEGENDA 1 - UFFICI 2 - PARCHEGGIO 3 - OFFICINE-LABORATORI 4 - AUTORIMESSA 5 - DEPOSITO SALI 6 - CABINA ELETTRICA 7 - SERBATOIO FREDDO 8 - SERBATOIO CALDO 9 - GENERATORE VAPORE 10 - TURBOGENERATORE 11 - CAMPO SPECCHI 12 - POMPE ACQUA 13 - CONSEGNA SALI 14 - LAGHETTO w Principali parametri impianto 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 Emissione CO 2 evitata ** ton/a CAMPO SPECCHI LAGHETTO STRADA PRINCIPALE AREE VERDI * Consumo specifico termico medio kcal/kwh (rend. 0.38) ** Emissione specifica 702 g CO 2 /kwh (dato ENEL 2000)

24 ISIS Pianificazione fasi di progetto Activity Legend ENEA Authority Contractor Collaboration

25 Calore ad alta temperatura dall energia solare Una tecnologia innovativa per un energia pulita disponibile continuamente ed ad un costo competitivo

26 Costi di un impianto solare da 40 MWe Voce di costo Importo unitario 10 3 Captazione solare 97,2 / m Accumulo termico 8,7 / kwh t Generatore di vapore 124 / kw e Convenzionale 650,7 / kw e Sistemazione sito 74 / kw e Progetto e direzione lavori 146 / kw e Costi residui 238 / kw e Acquisto terreno 0,77 / m Costo totale stimato / kw e

27 Ripartizione costi impianto solare da 40 MWe 2,9% 0,7% 5,6% 9,1% 24,9% 10,0% 4,8% Convenzionale Generatore di vapore Accumulo termico Captazione Acquisto terreno Sistemazione sito Proget. e dir. lavori Costi residui 42,0%

28 Produzione di idrogeno: apparato sperimentale per la caratterizzazione termo-chimica delle ferriti Sezione trattamento gas di alimentazione Termobilancia per misure termodinamiche delle ferriti Spettrometro di massa a quadrupolo

29 Produzione di idrogeno: dissociazione termica dell ossido di Zinco Prova di montaggio di un target di condensazione (condensatore caldo) Vista del crogiolo e del passaggio per termocoppie

30 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 nuove fonti di energia (rinnovabili, fusione, ecc), ma dovranno essere compatibili con l ambiente. L energia Solare può avere un importante ruolo nel futuro scenario della produzione di energia.