Proposta di un progetto di ricerca sul condizionamento usando la radiazione solare Marco Olcese (INFN-Roma1) Trieste: 8 febbraio 2008
Contenuti Motivazioni Panorama sulle tecnologie esistenti Descrizione della proposta Programma di sviluppo Risorse richieste Ritorno per INFN Trieste CSN5: 8 febbraio 2008 2
Motivazioni Il proponente è un ingegnere meccanico-nucleare che ha lavorato nell industria pubblica e privata per 8 anni prima di entrare in INFN dove è stato responsabile dei Servizi Generali, di Prevenzione e Protezione e di Progettazione Meccanica della Sezione di Genova Negli ultimi 8 anni è stato Project Engineer prima del Pixel detector, poi dell Inner detector di ATLAS (6 anni in congedo al CERN) e recentemente dell esperimento esperimento Cuore Ha maturato competenze su ampio spettro,, in particolare nella fluidodinamica, sistemi di refrigerazione, integrazione e project management Da tempo segue con interesse gli sviluppi delle applicazioni del solare termodinamico sia per passione che per affinità con le proprie competenze Trieste CSN5: 8 febbraio 2008 3
Il condizionamento solare: stato dell arte Ben note sono le applicazioni dell energia energia solare per riscaldamento (di acqua sanitaria e ambientale): Tecnologie consolidate Ampia offerta di prodotti e sistemi Prezzi non lontani dall essere competitivi con i sistemi tradizionali (soprattutto nello scenario attuale che vede forti incrementi dei costi dell energia primaria) Molto meno conosciuti e diffusi i sistemi di refrigerazione solare, anche se le tecnologie utilizzate sono note da tempo: 140 impianti in tutta Europa Barriera d ingresso principale la forte diffusione dei sistemi ad espansione diretta elettrici a basso costo Sistemi disponibili di media/grossa taglia, relativamente complessi e costosi Applicazioni esistenti a livello dimostrativo, in generale sovvenzionati Esperienza globalmente positiva Trieste CSN5: 8 febbraio 2008 4
La refrigerazione solare: sviluppi e prospettive Forte interesse a sviluppare sistemi: Di taglia piu piccola (<15 kwt) Meno costosi Più compatti A differenza del riscaldamento solare,, la richiesta di refrigerazione è in fase con la disponibilità dell energia energia solare: naturale predisposizione al suo utilizzo In Italia, il carico elettrico dovuto all uso dei condizionatori nel periodo estivo supera quello invernale creando problemi alla rete e rischi di blackout Trieste CSN5: 8 febbraio 2008 5
I sistemi attuali Tutti basati su quattro componenti principali: Comuni agli impianti di riscaldamento solari Captatori solari (pannelli) Sistema di accumulo termico Macchina/sistema di produzione di acqua/aria refrigerata Sistema di distribuzione (tradizionale) Trieste CSN5: 8 febbraio 2008 6
Panorama tecnologico macchine per il freddo Chiller ad adsorbimento Chiller ad absorbimento Sistema DEC Trieste CSN5: 8 febbraio 2008 7
L attività di ricerca proposta sviluppo di un sistema di condizionamento solare ad adsorbimento di piccola taglia L idea del proponente consiste in un innovativo approccio all integrazione del sistema consentirebbe di ovviare a buona parte dei problemi legati ai sistemi attualmente esistenti Obiettivo: realizzare un sistema che si propone di competere direttamente con i piccoli condizionatori elettrici ad espansione diretta sia in termini di esigenze di installazione che di costi Trieste CSN5: 8 febbraio 2008 8
Programma di sviluppo Il brevetto dell idea è in fase di deposito Sono stati già avviati contatti con potenziali partners che hanno manifestato interesse in una collaborazione (università italiane e straniere, istituti di ricerca tedeschi) L INFN dispone di numerose competenze richieste per lo sviluppo dell attività (meccanica, vuoto, materiali). E E pertanto presumibile di poter attrarre risorse interne che manifestino interesse L attività di ricerca si articolerà in: Studio di fattibilità ed analisi di ciclo per individuare i parametri di funzionamento e la geometria ottimale Progettazione di dettaglio (meccanico e termofluidodinamico) prototipizzazione e prove di qualifica Piano temporale: 2008: formazione collaborazione, studio di fattibilità e prove preliminari su singole parti (dimostrazione fattibilità) 2009: progetto di dettaglio, prototipo sistema completo e qualifica 2010: impianto pilota ed industrializzazione Trieste CSN5: 8 febbraio 2008 9
Possibile ritorno per l INFN L attività comporta l acquisizione di competenze nel campo dei nanomateriali utilizzati nel caso specifico come assorbitori di fluidi Tali tecniche possono trovare applicazioni nel campo dei sistemi di refrigerazione per i rivelatori In particolare potrebbero consentire lo sviluppo di sistemi che superino le limitazioni dei sistemi di refrigerazione attualmente utilizzati per i rivelatori di vertice nella fisica delle alte energie caratterizzati da elevate densità di potenza (vedi proposta di sviluppo per l upgrade di ATLAS fatta dal sottoscritto nel meeting di Genova del 2006) Trieste CSN5: 8 febbraio 2008 10
Risorse richieste per il 2008 2 FTE (30% del proponente,, 30% di un ingegnere,, 50% di un disegnatore,, 50% di due tecnici) MI: 1.5 k k ME: 3 k k Per prove preliminari su prototipi dei componenti chiave: : 25 k k Il deposito del brevetto che è in corso impedisce in questa fase un maggior dettaglio della richiesta Trieste CSN5: 8 febbraio 2008 11