Ing. Michele Di Maso Ing. Chiara Lorenzini SolarBeam Concentrator

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Rosina Colella
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1 In collaborazione con Ing. Michele Di Maso Ing. Chiara Lorenzini SolarBeam Concentrator

2 Descrizione Il SolarBeam è un efficientissimo sistema solare termico che utilizza la tecnologia a concentrazione (CSP - concentrated solar power). Grazie all utilizzo di alluminio anodizzato ad alta efficienza di riflessione ed alla concentrazione della radiazione solare in un punto focale, è in grado di generare in media 10,5 kw all ora di potenza termica.

Grazie all utilizzo di alluminio anodizzato ad alta efficienza di riflessione ed alla

3 Caratteristiche Il SolarBeam da un lato è dotato di un sistema di inseguimento solare a due assi in grado di seguire accuratamente il percorso del sole e di massimizzare l efficienza di captazione della radiazione, dall altro di un sistema di protezione (APS) in grado di : Prevenire la stagnazione solare Portare il SolarBeam in posizione di sicurezza (velocità vento > 65 km/hr, cali di pressione del fluido, interruzioni elettriche)

dall altro di un sistema di protezione (APS) in grado di : Prevenire la stagnazione solare Portare il

4 Principali componenti Concentratore a parabola Sistema di trasmissione Palo di sostegno Collegamenti idraulici

5 Dettagli Palo di sostegno Collegamenti idraulici Concentratore a parabola Sistema di trasmissione

6 Dimensioni

7 Specifiche tecniche PRODUZIONE DI ACQUA CALDA (Radianza pari a 1000 W/m 2 ) Potenza di picco 11.5 kw Potenza media 10.5 kw Efficienza 73% DIMENSIONI Diametro collettore 4.5 m Area collettore 15.9 m 2 Dimensioni assorbitore 25.4cm X 25.4cm Altezza palo 2.4 m PARAMETRI SOLARBEAM Grado di rendimento ottico 86% Inseguitore Due assi Volume di fluido nell assorbitore 550 ml Massima pressione di esercizio 1.72 Bar Temperatura di stagnazione (Radianza pari 93 C a 1000W/m 2 e temp. Amb.30 C) Portata fluido l/min Peso collettore 240 kg Peso totale 463 kg Massima temperatura assorbitore 145 C Massima temperatura fluido 93 C Fluido riscaldante Soluzione acqua /propilen glicole (60%/40% fino a -18 C) SICUREZZE Posizionamento automatico nella posizione di sicurezza (90 - Asse verticale)

4 m PARAMETRI SOLARBEAM Grado di rendimento ottico 86% Inseguitore Due assi Volume di fluido nell assorbitore 550 ml Massima pressione di esercizio 1.

8 Schema idraulico semplificato

9 Esempio di applicazione: serbatoi di pre-riscaldamento In questo impianto un SolarBeam pre-riscalda l acqua che viene stoccata in tre serbatoi ausiliari e successivamente inviata al serbatoio principale. Al raggiungimento della temperatura fissata, il Solar Beam interrompe l inseguimento solare fino a quando non riprende la richiesta di acqua calda.

10 Confronto Solarbeam pannello solare piano Pensione con impianto centralizzato AC DATI: n = 56 posti letto (28 camere doppie) pernottamento e prima colazione α M = 67% occupazione media tra mag. e sett. CALCOLO FABBISOGNO AC: C CLIENTE = C LETTO +C CLZ +C P x(e MP +2x ep C )+C AGG Dove: C LETTO = consumo per soggiorno = 35 l/g pers. a 60 C C CLZ = consumo per colazione = 2 l/g pers. a 60 C C P = consumo per preparazione pasti caldi = 0 e MP = quota cliente a mezza pensione =0 ep C = quota cliente a pensione completa =0 C AGG = consumo ulteriore per altri servizi (lavanderia, zona sauna, vasca idromassaggio, etc) = 0 Quindi il fabbisogno per cliente sarà pari a: C CLIENTE = = 37 l/g a 60 C E il fabbisogno di AC stagionale: C ST = C CLIENTE x α M x n = 37 x 0.67 x 56 = 1388 l/g a 60 C (utilizzeremo 1400 l/g)

a 60 C C P = consumo per preparazione pasti caldi = 0 e MP = quota cliente a mezza pensione =0 ep C = quota cliente a pensione completa =0 C AGG = consumo ulteriore per altri servizi (lavanderia,

11 Confronto Solarbeam pannello solare piano RETScreen Modello Energetico - Progetto di riscaldamento Progetto di riscaldamento Tecnologia Caratteristiche del carico Applicazione Sistema solare riscaldamento acqua Acqua calda Unità Caso di riferimento Albergo/ostello Tipo di carico Numero d'unità Unità 56 Tasso d'occupazione % 67% Uso quotidiano acqua calda l/g Temperatura C 60 Giorni di funzionamento/settimana g 7 Percentuale di mese utilizzato Mese Gennaio 0% Febbraio 0% Marzo 0% Aprile 0% Maggio 100% Giugno 100% Luglio 100% Agosto 100% Settembre 100% Ottobre 0% Novembre 0% Dicembre 0% Metodo di valutazione della temperatura acqua fredda Definito dall'utente Temperatura acqua - minima C 12 Temperatura acqua - massima C 15 Unità Caso di riferimento Domanda riscaldamento MWh 11,4

400 Temperatura C 60 Giorni di funzionamento/settimana g 7 Percentuale di mese utilizzato Mese Gennaio 0% Febbraio 0% Marzo 0% Aprile 0% Maggio 100% Giugno 100% Luglio 100% Agosto 100% Settembre

12 SolarBeam Valutazione risorse Sistema inseguimento solare Biassiale Radiazione Mostra informazioni solare giornaliera - su superficie Radiazione solare quotidiana - piano inclinato orizzontale Mese kwh/m²/g kwh/m²/g Gennaio 1,55 3,39 Febbraio 2,41 4,35 Marzo 3,56 5,47 Aprile 4,75 6,65 Maggio 5,98 7,87 Giugno 6,67 9,14 Luglio 6,84 9,13 Agosto 5,91 8,43 Settembre 4,52 6,85 Ottobre 2,93 5,09 Novembre 1,73 3,56 Dicembre 1,30 2,71 Annuale 4,02 6,06 Radiazione solare annua - su superficie orizzontale MWh/m² 1,47 Radiazione solare annua - su piano inclinato MWh/m² 2,21 Sistema solare riscaldamento acqua Tipo Costruttore Modello Area lorda cad. collettore solare m² Altro Solartron SB4.5 15,90 Superficie ricevente collettore solare m² 15,80 Coefficiente Fr (tau alfa) 0,66 Coefficiente Fr UL (W/m²)/ C 0,00 Coeff. Temperatura per Fr UL (W/m²)/ C² 0,000 Numero di collettori 1 Area collettore solare m² 15,90 Potenza kw 11,06 Perdite varie % 4,0% Pannello solare piano Valutazione risorse Sistema inseguimento solare Fisso Inclinazione 40,0 Azimut 0,0 (SUD) Radiazione Mostra informazioni solare giornaliera - su superficie Radiazione solare quotidiana - piano inclinato orizzontale Mese kwh/m²/g kwh/m²/g Gennaio 1,55 0,67 Febbraio 2,41 0,95 Marzo 3,56 1,60 Aprile 4,75 3,00 Maggio 5,98 4,38 Giugno 6,67 5,33 Luglio 6,84 5,11 Agosto 5,91 3,87 Settembre 4,52 2,18 Ottobre 2,93 1,05 Novembre 1,73 0,74 Dicembre 1,30 0,59 Annuale 4,02 2,46 Radiazione solare annua - su superficie orizzontale MWh/m² 1,47 Radiazione solare annua - su piano inclinato MWh/m² 0,90 Sistema solare riscaldamento acqua Tipo Costruttore Modello Area lorda cad. collettore solare m² Vetrato Viessmann Vitosol 200-F SH2 2,52 Superficie ricevente collettore solare m² 2,33 Coefficiente Fr (tau alfa) 0,72 Coefficiente Fr UL (W/m²)/ C 3,50 Coeff. Temperatura per Fr UL (W/m²)/ C² 0,000 Numero di collettori 11 Area collettore solare m² 27,75 Potenza kw 17,97 Perdite varie % 4,0% Copertura energetica Domanda di elettricità - pompa MWh 0,0 Energia termica fornita MWh 12,1 Frazione utilizzo energia solare % 107% Copertura energetica Domanda di elettricità - pompa MWh 0,0 Energia termica fornita MWh 11,7 Frazione utilizzo energia solare % 102%

Novembre 1,73 3,56 Dicembre 1,30 2,71 Annuale 4,02 6,06 Radiazione solare annua - su superficie orizzontale MWh/m² 1,47 Radiazione solare annua - su piano inclinato MWh/m² 2,21 Sistema solare

13 Confronto SolarBeam pannello solare piano

14 Confronto con sistemi tradizionali Efficienza del collettore = energia termica utile / energia solare irradiata Differenza temp. ambiente collettore di tra e Tabella delle efficienze al variare della Delta T Pannello piano SolarBeam Pannello a tubi sottovuoto Curve caratteristiche dei collettori

ambiente collettore di tra e Tabella delle efficienze al variare della

15 Vantaggi SolarBeam Maggior efficienza Minore superficie occupata Limitata installazione di tubazioni, raccordi, valvole (quindi minore necessità di manutenzione) Minori problemi legati agli eventi atmosferici Eliminazione fenomeno della stagnazione Minore tempo di installazione (2 gg SolarBeam contro 5gg per 11 pannelli solari piani)

manutenzione) Minori problemi legati agli eventi atmosferici Eliminazione fenomeno

16 Installazione Fase 1: Realizzazione delle fondazioni e installazione della tubazione di trasporto del fluido riscaldante

17 Installazione Fase 2: Assemblaggio del SolarBeam assorbitore petali riflettenti parabola supporti assorbitore attuatore controtubo PVC trasmissione scatola fluido riscaldante palo tubazioni fluido riscaldante

assorbitore attuatore controtubo PVC trasmissione

18 Installazione Fase 3: Collegamenti dello scambiatore e della stazione di pompaggio con il sistema di riscaldamento esistente Fase 4: Calibrazione del SolarBeam per l inseguimento solare

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