IMPIANTO SOLARE TERMODINAMICO ABBINATO AD UN SISTEMA DI CLIMATIZZAZIONE AD ASSORBIMENTO

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1 IMPIANTO SOLARE TERMODINAMICO ABBINATO AD UN SISTEMA DI CLIMATIZZAZIONE AD ASSORBIMENTO - Concentratore parabolico alimentato con olio diatermico per il condizionamento di ambienti

2 SOMMARIO SOMMARIO 2 1 SCOPO E CRITERI DI PROGETTO DELL IMPIANTO Il solare termodinamico Il nostro impianto I punti di forza del nostro impianto DESCRIZIONE DEL SISTEMA E DEL SUO FUNZIONAMENTO Descrizione del sistema Fluido di lavoro Scheda dati I collettori solari I tubi ricevitori Procedure di emergenza Sistema di acquisizione dati INTERFACCIA CONCENTRATORE PARABOLICO LISTA PRINCIPALI COMPONENTI FORNITI 11 5 DESCRIZIONE ASSORBITORE BCTZH 23 k 70 k 115 k Prestazioni 13 2

3 1 SCOPO E CRITERI DI PROGETTO DELL IMPIANTO 1.1 Il solare termodinamico L energia solare è, tra le fonti rinnovabili, quella che presenta il maggiore potenziale di sviluppo. C è un notevole interesse, sia a livello europeo che mondiale, allo sviluppo delle relative tecnologie con rilevanti investimenti. Il Solare Termodinamico, partendo dall utilizzo dell energia solare, si propone la realizzazione di impianti per la generazione di calore e freddo per usi civili e industriali. L utilità di sviluppare le tecnologie del solare termodinamico è legata al contributo che esse possono dare alla diversificazione delle fonti energetiche e alla riduzione delle emissioni di anidride carbonica, ma soprattutto alle opportunità di mercato, a livello internazionale, per le industrie italiane, in previsione di uno sviluppo significativo di queste applicazioni in diversi Paesi Il nostro impianto Scopo dell impianto è il riscaldamento di un fluido (acqua o olio diatermico). Tale riscaldamento è ottenuto mediante la concentrazione della radiazione solare su un tubo ricevitore collocato nel fuoco della parabola. Questa tecnologia presenta indiscutibili vantaggi: L utilizzo di una fonte rinnovabile, completamente gratuita e, soprattutto in determinati contesti, estremamente abbondante La possibilità di raggiungere temperature del fluido termovettore estremamente elevate. 3

4 1.3 I punti di forza del nostro impianto I criteri che sono alla base della nostra tecnologia sono i seguenti: Un impianto totalmente automatizzato e che richiede una limitata manutenzione L impianto utilizza, al suo interno, un fluido di lavoro non pericoloso sia dal punto di vista dell ambiente che della salute L impiego della tecnologia DOLUFLEX per la realizzazione della parabola assicura alla stessa il mantenimento della corretta geometria negli anni e una notevole riduzione di peso che permette l utilizzo di una carpenteria più semplice e leggera. Il mantenimento della perfetta geometria assicura, nel tempo, l esatta concentrazione della radiazione solare sul tubo ricevitore, aumentando il rendimento del sistema Lo specchio, applicato sul pannello Doluflex, ha uno spessore di 0.85 mm. Di conseguenza, eventuali urti dovuti a grandine, vento, ecc ecc, sono scaricati sulla struttura sottostante, assicurando un elevata affidabilità del rivestimento parabolico. Dimensioni così ridotte del materiale riflettente sono in grado di limitare la dispersione di energia luminosa legata all attraversamento dello strato vetroso dello stesso Sviluppo interno di un software dedicato alla movimentazione della parabola, indispensabile per il corretto inseguimento del sole Il sistema vanta tutta una serie di sensori per il controllo degli agenti atmosferici in grado di segnalare al software le situazioni di pericolo e di mettere in sicurezza la parabola Elevata modularità e possibilità di aumentare le prestazioni del sistema aumentando, in un secondo momento, le dimensioni della superficie riflettente 4

5 2 DESCRIZIONE DEL SISTEMA E DEL SUO FUNZIONAMENTO Descrizione del sistema In figura è riportato lo schema di principio del sistema Il fluido freddo, mediante l ausilio del sistema di pompaggio, viene fatto circolare nei tubi riceventi e, attraverso il processo di concentrazione solare, riscaldato ad alta temperatura per poi essere inviato al serbatoio di stoccaggio. Successivamente, il fluido caldo, verrà prelevato per realizzare il condizionamento - riscaldamento di edifici. 5

6 Del complesso fanno parte: Valvole per il controllo della portata nel sistema e la regolazione del medesimo Pompe per la circolazione del fluido di lavoro Termocoppie per il monitoraggio del sistema Dispositivi di movimentazione per il continuo orientamento dell impianto Sensori per l acquisizione della posizione del sistema Manometri per l indicazione e il controllo della pressione del sistema Serbatoi di accumulo del liquido caldo 2.2 Fluido di lavoro Il fluido di lavoro è un olio minerale di origine paraffinica severamente raffinato al solvente ed additivi, con le seguenti caratteristiche: Olio diatermico Stato fisico a 20 Liquido Colore Paglierino Densità a 20 C 0,87 Densità dei vapori >1 a 20 C Viscosità a 40 C 30 Tensione di vapore <0,01 hpa Solubilità in acqua Insolubile La scelta di impiegare un olio diatermico nel sistema è stata effettuata in base importanti considerazioni: Proprietà termodinamiche favorevoli Possibilità di lavorare con basse pressioni (condizione impensabile se si scegliesse di utilizzare, come fluido vettore, l acqua) 6

7 2.3 SCHEDA DATI I dati tecnici del sistema sono riportati sono preliminari e soggetti a modifica per ottenere le migliori prestazioni tecnico-economiche. Irraggiamento normale diretto (DNI) di picco 900 W/m 2 Ore equivalenti di funzionamento 2000 h/a Area captante > 144 m 2 Dimensioni collettori 24 x 3 m Lunghezza focale del concentratore 900 mm Numero sistemi di inseguimento 2 Potenza elettrica impegnata ( 2 pompe e 2 motori) < 3 kw Tipologia di inseguimento SW tracking Numero e capacità serbatoi olio 1 x 1000 litri Sviluppo parabola 3,2 m Numero collettori 2 Potenza termica di picco dell impianto > 77 kw 2.4 I COLLETTORI SOLARI La funzione del collettore solare è quella di concentrare l energia solare, disponibile in forma di radiazione diretta, e di trasferirla, sotto forma di calore, al fluido termovettore che circola nel circuito primario dell impianto. Per questo scopo il collettore solare è configurato come una superficie riflettente cilindro parabolica con un tubo ricevitore centrale coassiale con la retta di unione dei fuochi delle singole sezioni paraboliche. Detta superficie deve essere in grado di ruotare attorno ad un asse parallelo all asse del tubo ricevitore in modo da realizzare costantemente la condizione di parallelismo tra la radiazione incidente ed il piano che contiene gli assi delle sezioni paraboliche. 7

8 Xeliox srl In tal modo, la luce solare incidente sulle superfici riflettenti e da queste concentrata, viene costantemente intercettata dal tubo ricevitore, in qualsiasi posizione assunta dal sole durante il suo moto apparente che, com è noto, varia con continuità in funzione dell ora e del giorno dell anno. Il collettore solare è configurato in due rami di elementi captanti posti simmetricamente ai lati di un unico sistema di inseguimento centrale che li fa ruotare simultaneamente. Ciascuno dei due rami è composto da due moduli, fra loro uguali, collegati meccanicamente in serie. Ogni modulo è costituito da una struttura portante, dai pannelli riflettenti, dai piloni di sostegno e dalla linea dei tubi ricevitori, con relativi supporti. Nello specifico, il sistema, sarà costituito da 2 file di collettori solari (2 file per tetto) lunghi circa 24 m ciascuna, al fine di garantire la potenza termica necessaria al funzionamento del ciclo frigorifero ad assorbimento. Il carico predominante è quello che deriva dall azione del vento sulla struttura. In caso di forte vento il sistema di controllo assicura alla parabole il corretto posizionamento al fine di mettere in sicurezza la struttura che, comunque, è dimensionata per resistere a raffiche di oltre 100 km/h. Le parabole Xeliox sono un brevetto di Xeliox S.r.l, sono realizzate in Doluflex, un pannello strutturale in alluminio, brevettato da Donati Group S.p.A. 8

9 2.5 I TUBI RICEVITORI I tubi ricevitori sono elementi installati in opera per formare una linea che, nella posizione di riferimento in esercizio, deve essere in asse con la retta focale degli specchi parabolici. Le estremità di tali tubi sono dotate di appositi soffietti metallici che permettono la dilatazione termica degli stessi quando l impianto è in esercizio. La loro funzione è di trasferire, al fluido termovettore, la massima quantità di energia solare concentrata dagli specchi riflettenti, riducendo al minimo le perdite di energia per irraggiamento verso l ambiente. Ogni tubo ricevitore è costituito da un tubo assorbitore d acciaio inossidabile, sulla cui superficie esterna viene depositato un rivestimento spettralmente selettivo caratterizzato da una elevata assorbanza della radiazione solare e una bassa remissività del calore nell infrarosso. Il tubo d acciaio è incapsulato in un tubo esterno di vetro coassiale con il tubo assorbitore al fine di ridurre al minimo lo scambio termico per convezione tra i due tubi. 9

10 2.6 PROCEDURE DI EMERGENZA In caso di avverse condizioni climatiche, quali vento forte, grandine, ecc. ecc., la presenza di tutta una serie di sensori, quali anemometri e stazioni meteorologiche, direttamente interfacciate col sistema di acquisizione dati, assicurano alla parabola una corretta ed efficace messa in sicurezza del sistema mediante rotazione della stessa. 2.7 SISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI Il concentratore parabolico è strumentato in modo da consentire un monitoraggio completo dell impianto. Ogni fila di concentratori parabolici è governata da un PLC all interno del quale risiede la logica di regolazione e controllo del sistema. Il PLC è interfacciabile con un normalissimo personal computer attraverso porta USB per scaricare i dati storici di funzionamento. 3 - INTERFACCIA CONCENTRATORE PARABOLICO a) Flangia ingresso/uscita olio diatermico b) Uscite elettriche del sistema di monitoraggio e acquisizione dati 10

11 4 LISTA PRINCIPALI COMPONENTI FORNITI Xeliox, su richiesta del cliente, è in grado di fornire un sistema chiavi in mano comprendente le seguenti voci: a) Disegni completi della struttura b) Collettori parabolici solari (comprensivi di specchi) c) Unità di misura e controllo (comprensivo di software, encoder e scheda d acquisizione) d) Piping, tubi ricevitori, flange e guarnizioni e) Strumentazione di campo (termocoppie, manometri) f) Sistema di pompaggio g) Serbatoi d accumulo h) Carpenteria i) Avviamento del sistema j) Corso di formazione per gli operatori addetti alla gestione del sistema k) Manuali d uso e manutenzione Su richiesta è possibile scorporare alcune voci, come il montaggio, le opere civili e la carpenteria, al fine di ottimizzare l economia del sistema. 11

12 5 - DESCRIZIONE ASSORBITORE 5.1 BCTZH 23 k 70 k 115 k Gruppo ad assorbimento, ad alimentazione indiretta monoblocco doppio stadio ad alta efficienza con modulazione automatica del carico dal 20% al 100% grazie al controllo ad inverter. Con bruciatore incorporato per alimentazione diretta. Struttura autoportante adatta all installazione all esterno contenente: - Circuito frigorifero ad assorbimento ad alimentazione indiretta acqua calda 180, funzionante con una miscela di acqua e bromuro di litio e raffreddato tramite torre evaporativa incorporata - Circuito frigorifero ad assorbimento ad alimentazione diretta a gas metano, gpl o gasolio, funzionante con una miscela di acqua e bromuro di litio e raffreddato tramite torre evaporativa incorporata - Generatore bassa temperatura, generatore di alta temperatura, condensatore, evaporatore, assorbitore e torre di raffreddamento a flussi incrociati. - Pompa impianto acqua refrigerata/riscaldata, flussostato, filtro e sensori di temperatura mandata/ritorno. Forniti separatamente raccordi idraulici di rame-ottone (2 pezzi) e valvola differenziale. - Circuito di raffreddamento composto da torre evaporativa funzionante in controcorrente a circuito aperto, dotata di scambiatore aria-acqua per eliminare i consumi d acqua a condizioni climatiche non gravose. La torre evaporativa sarà completa di pompa e ventilatore regolati tramite inverter e n due dosatori temporizzati anti alghe ed anti batterico per la sanificazione dell acqua di raffreddamento. Lo scarico e il carico dell acqua torre saranno gestiti automaticamente. - Bruciatore ad aria soffiata marca Riello con basse emissioni di NOx - Inverter che controlla pompa soluzione, - Inverter per la modulazione di frequenza della pompa acqua di torre e ventilatore torre (BCT70-115) - Sistema automatico di anticristallizzazione, diagnosi automatica della cristallizzazione e decristallizzazione automatica - Pannello di controllo centrale installato nell unità esterna con spie di funzionamento e porta seriale per il controllo remoto di rete - Quadro di controllo digitale (central control) a distanza con funzioni: accensionespegnimento; taratura della temperatura acqua refrigerata; selezione opzione risparmio energetico; visualizzazione delle eventuali anomalie nel funzionamento mediante autodiagnosi; monitoraggio dei consumi; memoria funzionamento, completo di cavo lunghezza standard 30m - Possibilità di monitorare l assorbitore dal centro monitoraggio tramite il controllo remoto via linea telefonica pubblica. 12

13 5.2 PRESTAZIONI: Modello: BCTZH 70 k Potenza frigorifera kw 70 Potenza termica kw 61 Acqua Refrigerata (impianto) Temperatura di mandata condizionamento C 7 Temperatura di ritorno condizionamento C 14 Temperatura di mandata riscaldamento C 57 Temperatura di ritorno riscaldamento C 50 Portata m 3 /h 8,6 Prevalenza mh 2 O 11 Diametro tubazione mm (DN) 42 Alimentazione ad acqua calda Temperatura acqua ingresso raff. C 180 Temperatura acqua ingresso raff. C 165 Temperatura acqua ingresso risc. C 110 Temperatura acqua ingresso risc. C 95 Portata acqua alimentazione m 3 /h 3,7 Massimo consumo di gas o gasolio Raffreddamento a gas metano m 3 /h 6,7 Riscaldamento a gas metano m 3 /h 7,8 Raffreddamento a gas gpl m 3 /h 4,0 Riscaldamento a gas metano m 3 /h 4,9 Raffreddamento a gasolio kg/h 5,54 Riscaldamento a gasolio kg/h 6,45 Potere calorifico inferiore gas naturale KWh/ m 3 10 Potere calorifico inferiore gasolio kwh/kg 12 Max potenza elettrica e consumo d acqua Raffreddamento kw 3,95 Riscaldamento kw 1,7 Alimentazione elettrica 400V-3N-50Hz Consumo max acqua raffreddamento m 3 /h 0,18 Diametro tubazione mm (DN) Dati generali Peso (indicativo) kg 2100 Dimensioni L x P x H m 2,310x1,320x2,228 Peso (indicativo) kg Massimo livello di pressione sonora (a 1m) db(a) 53 COP 1 Condizioni nominali di riferimento Temperatura C 36 Umidità relativa UR% 50 13

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