Lezioni dal corso di Gestione degli Impianti di Conversione dell Energia Università Federico II di Napoli 27/03/2012 GLI IMPIANTI SOLARI TERMODINAMICI
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1 Lezioni dal corso di Gestione degli Impianti di Conversione dell Energia Università Federico II di Napoli 27/03/2012 GLI IMPIANTI SOLARI TERMODINAMICI
2 Gli impianti solari termodinamici Un impianto di produzione solare termodinamico genera energia elettrica grazie ad un ciclo termodinamico (tipicamente a vapore) con input termico (totale e/o parziale) da fonte solare. Tipicamente gli impianti solari termodinamici utilizzano sistemi di concentrazione della radiazione di solare al fine di elevare la temperatura media di adduzione del calore ovvero di incrementare il rendimento del ciclo termodinamico di produzione. Gli impianti di produzione elettrica da fonte solare con tecnologia a concentrazione sono usualmente indicati con la sigla CSP (Concentrating Solar Power).
3 Schema impianto Priolo Gargallo
4 L accumulo termico /1 Nel caso dell'energia solare, il calore accumulato nel serbatoio caldo svolge la stessa funzione dell'accumulo di acqua nel bacino idroelettrico. Fortunatamente, poiché l'energia solare è generalmente disponibile su base giornaliera, la quantità di energia da immagazzinare, al fine di garantire la stessa continuità di funzionamento, è tuttavia molto più modesta.
5 L accumulo termico /2 Un elevato salto termico (260 C) tra il serbatoio caldo e quello freddo permette una notevole capacità di accumulo (per immagazzinare 1 kwh di energia termica sono sufficienti circa 5 litri di sale fuso nel serbatoio caldo). L'energia accumulata in un dato volume di questo sale fuso è eguale all'energia prodotta dalla combustione dello stesso volume di gas naturale, alla pressione di 18,4 bar, oppure di un volume di petrolio 43 volte inferiore.
6 L accumulo termico /3 Mentre in un impianto termoelettrico convenzionale destinato al carico di base il riempimento del serbatoio di olio combustibile è normalmente effettuato con frequenze dell'ordine dei mesi, il tempo di accumulo per l'impianto solare è determinato dal ciclo giornaliero, eventualmente incrementato al fine di compensare anche alcuni giorni di cattivo tempo. Ne consegue che, a parità di potenza installata, le dimensioni per un serbatoio di olio combustibile e quelle per l'accumulo termico di un impianto solare in funzionamento continuativo sono in realtà paragonabili.
7 L accumulo termico /4 Al fine di garantire l'erogazione a potenza costante (24 ore su 24) dell'energia solare giornaliera massima raccolta da 1 km 2 di collettori nel Sahara, è richiesto un serbatoio di accumulo di circa 30 m di diametro e 21 m di altezza. Se il serbatoio è di dimensioni opportune, le perdite di energia associate all'accumulo termico sono molto contenute, tipicamente minori dell'1% giornaliero. Quindi l'accumulo termico è un sistema estremamente efficiente, qualora confrontato con gli altri metodi correnti di accumulo energetico
8 Concentratori lineari
9 Concentratori a torre
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12 Una rete pan-mediterranea /1 La necessità di una ristrutturazione della rete è anche il nodo cruciale del progetto Desertec un iniziativa che, entro il 2050, mira a interconnettere in una rete di nuova installazione 100 GW di potenza elettrica da impianti a fonte rinnovabile operativi nella cosiddetta area EUMENA (Europe-MiddleEast- NorthAfrica).
13 Southern Europe Western Asia Arabian Peninsula North Africa
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15 Una rete panmediterranea /2 L idea alla base del progetto Desertec trae origine dalla considerazione che mediante reti di trasmissione del tipo HVDC (High Voltage Direct Current) è possibile trasportare corrente elettrica su lunghe distanze con spesa energetica piuttosto contenuta. E stato stimato, infatti, che mediante reti in continua ad alta tensione è possibile limitare le perdite di trasmissione a circa il 3% ogni km.
16 Una rete panmediterranea /3 Nel complesso, si ritiene possibile veicolare energia elettrica dai siti di produzione fino ai luoghi di destinazione finali con perdite complessive circa pari al 10-15%, un valore che può essere tranquillamente ripagato dagli incrementi di efficienza produttiva derivanti dal riuscire ad allocare in posizione ottimale tutti gli impianti a fonte rinnovabili interconnessi (specificamente gli eolici lungo la costa atlantica di Europa ed Africa settentrionale, gli impianti solari nei deserti di Africa settentrionale ed Medio Oriente).
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18 Dati sintetici del progetto Desertec Anno Capacità di trasferimento [GW] Fattore di carico 0.6 0,67 0,75 0,8 Energia elettrica trasportata [TWh/anno] Investimenti[G ] Costo elettricità [ /kwh] 0,06-0,07 0,05-0,06 0,05 0,05
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