Geschrieben von: Administrator Samstag, den 17. März 2012 um 17:15 Uhr - Aktualisiert Samstag, den 17. März 2012 um 18:25 Uhr

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1 There are no translations available. Nel caso il collettore solare sia stato progettato solamente per portare ad una certa temperatura il ricevitore, senza quindi asportazione intenzionale di calore, o meglio senza sfruttamento energetico seguente, il termine P utile è nullo. P ottiche sono le perdite dovute ai seguenti fattori di cui si tiene conto attraverso l espressione : P ottiche = A (1 S ) DNI S Spillage è il fattore di intercettazione, inteso come frazione di energia specularmente riflessa che viene intercettata dalla superficie del ricevitore, conseguenza della geometria del riflettore e del ricevitore, degli errori di montaggio, di movimenti reciproci fra le varie parti del collettore (dilatazioni, ingobbamenti, vento, etc.). Può essere compreso nel coefficiente di Spillage anche la riduzione di energia per errori del sistema di inseguimento solare è la riflettanza del concentratore, dovuta al tipo di materiale (specchio su vetro, su metallo, etc.) alla sua lavorazione ed alle imperfezioni superficiali, nonché al suo grado di pulizia è la trasmittanza (nel campo delle lunghezze d onda relative allo spettro solare) dell eventuale 1 / 9

2 sistema di copertura in vetro del ricevitore, se presente, come nei casi in cui si sfrutti l effetto serra o si voglia fare il vuoto attorno ad esso. è l assorbanza (nel campo delle lunghezze d onda solari) della superficie del ricevitore. E da tenere in conto la sua variabilità, oltre che con la lunghezza d onda, con l angolo di incidenza fra radiazione e superficie. P irraggiamento è la potenza perduta per irraggiamento del ricevitore a seguito della sua temperatura di esercizio T. E funzione della superficie A r e del coefficiente di emissività ( ) relativo alle lunghezze d onda dell energia irraggiata alla temperatura T. P irraggiamento = A r T 4 P conv / conduz è la potenza termica perduta per conduzione attraverso le tubazioni, e collegamenti vari e quella perduta per convezione naturale da parte delle superfici a contatto con l aria ambiente. E di importanza notevolmente diversa fra il caso di ricevitore nudo e di ricevitore ricoperto da vetro sotto il quale sia stato fatto il vuoto. Complessivamente tutte queste perdite termiche si considerano con un unico coefficiente (h) funzione della geometria, della ventosità, etc. 2 / 9

3 P conv / conduz = A r h (T T a ) Complessivamente il bilancio termico è espresso da una funzione dove, per una fissata condizione meteo (DNI), la temperatura di regime ed il rapporto di concentrazione sono biunivocamente legate. : A DNI = A th DNI + A (1 S ) DNI + (A/C) T 4 + (A/C) h (T T a ) Eliminando il termine comune A, si ha la seguente espressione, facilmente risolvibile per via grafica: DNI = th DNI + (1 S ) DNI + (1/C) T 4 + (1/C) h (T T a ) 3 / 9

4 Qualora l inseguimento solare non sia effettuato su due assi, cioè si fosse in presenza di un angolo di incidenza (i) fra raggio solare e normale alla superficie di troncamento del collettore, come nel caso dei collettori parabolici lineari, o dei collettori piani fissi, occorre modificare I seguenti fattori: L energia in ingresso DNI sarà sostituita da DNI cos i ombr M tenendo conto oltre che della riduzione con la legge del coseno, anche di eventuali effetti di ombreggiatura (se presenti più collettori) ed eventuali riduzioni energetiche di estremità (ricevitori lineari che alla loro estremità non sono colpiti dai raggi riflessi). Il termine S andrà ulteriormente moltiplicato per il cosiddetto IAM (Incidence Angle Modifier), valore minore dell unità (funzione spesso empirica di i, e del tipo di materiale del ricevitore) che tiene conto del fatto che assorbanza e riflettività variano al variare dell angolo di incidenza (fin ora altrimenti considerato prossimo a 90 ) Fra i suddetti parametri i più difficili da valutare sono da una parte l assorbanza e l emittenza (per la loro variabilità con il tipo di superficie, con la distribuzione spettrale dell energia e con il loro angolo di incidenza), dall altra il coeffficiente convettivo/conduttivo che spesso è frutto di rilievi sperimentali. Abbozziamo comunque un bilancio termico di massima, per un collettore a concentrazione, a doppio inseguimento, di apertura A, di rapporto di concentrazione C (e quindi A r = A/C), 4 / 9

5 assumendo orientativamente per i seguenti coefficienti un campo di variazione come sotto riportato: GHI (radiazione globale orizzontale) = 903 W/m 2 (tipico max irraggiamento nelle ore centrali estive con cielo sereno di un sito italiano meridionale DNI = 818 W/m 2 (con ipotesi di altezza solare di 76,32 ed un quota di irraggiamento diffuso di circa 12%) La potenza in ingresso sarà considerata uguale al DNI, tal quale, senza riduzioni per effetto del coseno dell angolo di incidenza, avendo supposto il caso di un inseguimento solare su due assi, ed avendo ovviamente ipotizzato il bersaglio sul fuoco del paraboloide a 100 metri dal suo vertice. Il bersaglio si ipotizza essere formato da legno, ed il solo effetto utile sia quello di aumento di temperatura, senza utilizzo di energia termica utile. = 0,92 (valore medio per il campo dello spettro solare 0,1 3 ) 5 / 9

6 = 0,85 (valore medio per temperature inferiori a circa 300 C) S = 0,7 (ipotesi di specchi non ottimali) = 1 (ipotizzando un ricevitore esposto all atmosfera, senza copertura) th = 0 h = 10 W/m 2 K T a = 20 C La risoluzione del bilancio termico per la ricerca della temperatura di regime del bersaglio è svolta graficamente come di seguito riportato, dopo aver imposto un rapporto di concentrazione C = 14. Si evince che la temperatura di equilibrio è di circa 280 C, sufficiente all innesco della combustione in materiali lignei.: L 6 / 9

7 avere 280 A4.12.), Fig. A4.13 C, imposto impone per le Soluzione considerazioni il l uso rapporto di grafica un di paraboloide concentrazione geometriche del bilancio di semiampezza termico precedenti, uguale a 14, con di oltre un poco fuoco a restituire meno di 100 di 2 una metri. temperatura (vedi grafico di Fig. Con (utilizzo normalmente concentrazione Il necessario, dell obiettivo. L algoritmo bilancio A4.14 ipotesi di termico, energia da più e Andamento raggiungibili quest ultimo seguire generali, C, pertanto, termica) indicate può specialmente qualitativo da della essere nello si è parte hanno responsabile dimensione schematizzato delle gli un in andamenti concentratore presenza temperature fig. della dello A4.14. restituzione specchio come qualitativi di un in solare da un rendimento seguente per collettore delle dotato una rapporto temperature determinata termico schema di solare rapporto di a concentrazione diverso a blocchi: distanza esercizio da zero 7 / 9

8 Fig. Per parametri geometria CARATTERISTICHE Le del (trasmittanza un A4.15 corretto Schema bilancio di termico flusso di occorrerà calcolo (assorbanza Per perdite concentratore), valutare in e ottiche gioco, dei della reali ricevitore di eventuale valutandone S un materiali (fattore TERMO perdite collettore di copertura termiche impiegati. lo intercettazione), la OTTICHE spettro sono loro del valutate influenza solare). entrare vetro), ricevitore DEL attraverso COLLETTORE e più la andrà loro dettagliatamente determinazione i infine parametri considerata (riflettanza merito in funzione la sua ai valori speculare emittanza della dei reale ), RIFLETTANZA La riflessa Essa Riflettanze substrati metallizzata a I quanto, campo ), In valori 0,96 mantenendosi figura oltre dell argento di pur è A4.16 riflettanza massima ovviamente elevate funzione vetro con non sotto e essendo tale (riflettori A4.17 vuoto, elettrodepositato. densità dei speculare anche raggiungono angolo metalli è DEL come della riportato eccellente su energetica oltre i superficie suoi sono film CONCENTRATORE natura uguale campo un mediante in poliestere coefficienti confronto spettrale genere è posteriore). dell infrarosso. definita più della deposizione a basse funzione solare quello alluminato. i Sono superficie principali lunghezze come di (0,5 della possibili o di trasmissione rivestimento I valori 1 lunghezza incidenza, metalli d onda anche frazione della e utilizzati della ( di d onda riflettanza riflettori < metalli 0,38 nella secondo termica sua dell energia di ), costituiti speculare fabbricazione radiazione presenta substrati lavorazione da per le incidente; lastre valori vanno metallici leggi convezione degli superiori di incidente normalmente alluminio viene specchi. (riflettori dell ottica usualmente a qualunque anodizzato da e superficie diretta 0,76 conduzione. geometrica. scelto altro o fogli frontale) che il metallo l argento mylar di viene plastica o alluminato nel su 5 (. 8 / 9

9 Fig. A4.16 Fig. Da della occorre 0,99, pulizia Nel riflettanza Il notare A4.17 Usuali vetro coefficiente caso dati che sua nella di del chimico costituisce calcolare circa del colorazione come vetro realtà 0,8. fisici rame, di il riflettanza, sono supporto ed il si la rame, sottoposto un considerano i media seguenti: rossa per secondo lavorato ordinarie pesata nei (indice ad casi fattore valori superfici specularmene, un ottima dei di migliori bassa valori di riduttivo specchianti circa (argento, lavorazione di riflettanza) 0,90, dei per al collettori di facendo alluminio) sopra piccola solari, nel superficiale dove campo di è confluire quota 0,6 i genere teoricamente, pesi micron del di senza un siano in normale energia visibile. tale ricoprimento comporti vetro valore energie come assorbita Volendo bianco, anche si trasparente, radianti ottimamente evince ricavare 6 dalla, sembra un solari dal fattore calcico lastra ragionevole un grafico, dal valore a sodico riduttivo pari punto vetro adottare, con potrebbe lunghezza medio spessori normalmente legato come vista per uguali valore raggiungere allo della d onda. tutto o unico minori grado riflettanza, utilizzata. lo per al spettro millimetro. tutto di anche lavorazione lo spettro, solare a valori dispetto una e SiO2 Al2O3 CaO MgO Na2O 8,2% 3,5% 72% K2O 0,3% 14,3% 1,3% SO3 FeO3 segue 0 pagina 0,3% 3 di 6 9 / 9