Transcript Conferenza del Dipartimento DIITET 26 e 27 maggio 2014

CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE
Paola Ammendola
Istituto di Ricerche sulla Combustione
Sviluppo di configurazioni innovative di Impianti Solari a Concentrazione
da PON‐REC 2007‐2013 a Horizon 2020
26 e 27 Maggio, 2014
Conferenza
Dipartimento
DIITET
Convegno
del del
Dipartimento
di Ingegneria,
26 ee 27
maggioper
2014
ICT
Tecnologie
l’Energia e i Trasporti
INTRODUZIONE
Continuo incremento del fabbisogno energetico mondiale e problematiche connesse alle fonti energetiche primarie tradizionali
Fonti rinnovabili e tecnologie energetiche alternative … discontinuità
diurna/nottura :
sistemi di accumulo ?
E’ caratterizzata
da una forte
aleatorietà e dalla …
Impianti solari a concentrazione – solare termodinamico
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Roma, 26 e 27 maggio 2014
Energia solare
IMPIANTI SOLARI A CONCENTRAZIONE - I
•
Un impianto solare a concentrazione è costituito da 4 unità fondamentali:
•
un sistema di raccolta e concentrazione della radiazione solare (eliostati);
un ricevitore di energia solare, che
viene ceduta, sottoforma di energia termica, ad un fluido termo‐vettore;
Sistema a collettori parabolici lineari
un’unità addetta all’accumulo
dell’energia solare trasferita;
un’unità di conversione termodinamica per la conversione di Sistema a torre centrale
energia termica in energia elettrica.
•
•
•
Sistema Beam Down
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IMPIANTI SOLARI A CONCENTRAZIONE - II
I sistemi a radiazione solare concentrata sono chiamati a svolgere un ruolo importante nel raggiungimento della sostenibilità energetica nelle società moderne grazie alle loro caratteristiche uniche Vantaggi: •produzione di energia elettrica, termica, “solar fuels” e dissalazione dell’acqua
•accoppiamento con ciclo termodinamico ad elevata efficienza
•possibilità di accumulo del calore rendendo possibile una produzione di energia, anche in periodi di assenza della radiazione solare
•possibilità di realizzare sistemi ibridi (ad esempio, con biomasse)
Lo sviluppo di tecnologie che possano rendere economico, sostenibile ed efficiente l’uso dell’energia solare mediante CSP è un settore della ricerca molto attivo:
•superare le problematiche di impatto ambientale e corrosione riguardanti l’utilizzo dei sali fusi;
•raggiungere temperature anche superiori ai 550 – 600°C (limite delle miscele di sali fusi) aumentando l’efficienza complessiva del ciclo con il quale è integrato.
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ATTIVITA’ DI RICERCA DEL DIITET/IRC IN
SISTEMI CSP
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PROGETTO SOLTESS - SOLAR THERMAL
ENERGY SOLID STORAGE - I
Progetto: PON Ricerca e Competitività 2007-2013
Coordinatore: Magaldi Industrie Srl (Italia)
Istituti CNR coinvolti: IRC, INO, ISTEC
Costo Progetto: totale=12,156,155.00 euro (contributo richiesto al MIUR=7,827,498.55 euro)
Finanziamento CNR: totale=1,877,967.00 euro (contributo richiesto al MIUR=1,647,307.05 euro)
Il progetto riguarda lo sviluppo di un sistema di
cogenerazione di energia elettrica/termica da
sorgente solare in grado di raccogliere energia
solare per accumularla ed usarla producendo
elettricità, vapore o acqua desalinizzata.
L’innovazione risiede nell’impiego di un sistema a
letto fluidizzato di solidi granulari in grado di
svolgere tre funzioni: ricevitore della radiazione
solare, sistema di trasferimento di energia termica
al ciclo vapore, accumulatore di energia.
calore
elettricità
acqua sanitaria
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PROGETTO SOLTESS - SOLAR THERMAL
ENERGY SOLID STORAGE - II
Temperature >550°C Aumento dell’efficienza del ciclo
Differenti step del progetto:
• Ricerca di base: scambio termico in FB, fluidodinamica di FB, fenomeni di attrition del solido fluidizzato
• Realizzazione di un impianto pilota (100 kWt)
• Modellazione dinamica dell’impianto pilota
• Realizzazione di un impianto dimostrativo (650 kWe)
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PROGETTO MEGARIS – MICRO ELECTRIC
GENERATOR FOR ALTERNATIVE RENEWABLE
ENERGY INNOVATIVE STIRLING ENGINE- I
Progetto: MATTM (Ministero dell'Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare)
Coordinatore: Aerosoft Spa (Italia)
Istituti CNR coinvolti: IRC
Costo Progetto: 1MEuro
Finanziamento CNR: 170'000 Euro
Il Progetto ha avuto come obiettivo la realizzazione di un sistema innovativo di microcogenerazione distribuita che sfrutti soltanto energie rinnovabili: energia solare e biomasse.
Il cuore del progetto è costituito dalla combinazione di un combustore a letto fluido (FBC)
con un motore Stirling la cui sorgente termica sia derivata da energia solare concentrata
integrata con l’energia fornita dalla combustione delle biomasse.
http://www.megaris.org/
calore
elettricità
acqua sanitaria
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PROGETTO MEGARIS – MICRO ELECTRIC
GENERATOR FOR ALTERNATIVE RENEWABLE
ENERGY INNOVATIVE STIRLING ENGINE- II
Componenti del prototipo:
• Concentratore
• Letto fluidizzato
• Motore Stirling
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PROGETTO STAGE-STE – SCIENTIFIC AND
TECHNOLOGICAL ALLIANCE FOR GUARANTEEING THE
EUROPEAN EXCELLENCE IN CONCENTRATING SOLAR
THERMAL ENERGY- I
Progetto: FP7-THEME: ENERGY.2013.10.1.10 - IRP in the field of Concentrated Solar Power (CSP)
Coordinatore: CIEMAT (Spagna)
Istituti CNR coinvolti: IM, INO, ISTEC, IRC, ISM
Costo Progetto: totale=19,697,440.04 euro (contributo richiesto all’UE=9,997,207.00 euro)
Finanziamento CNR: totale=644,549.00 euro (contributo richiesto all’UE=323,098.00 euro)
Programma di ricerca integrato (IRP) in sistemi solari a concentrazione che coinvolge tutti i
maggiori istituti di ricerca europei con attività riconosciute e rilevanti nell’ambito dei
sistemi CSP in una struttura di ricerca integrata per realizzare i seguenti obiettivi generali:
a) convertire il consorzio in una istituzione di riferimento per la ricerca sull’energia solare a concentrazione in Europa; b) migliorare la cooperazione tra le istituzioni di ricerca dell'UE che partecipano al IRP; c) sincronizzare i vari programmi di ricerca nazionali al fine di evitare duplicazioni e per ottenere risultati migliori e più veloci; d) accelerare il trasferimento di conoscenze all'industria, al fine di mantenere e rafforzare la leadership industriale europea nei sistemi CSP.
http://www.stage‐ste.eu/
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PROGETTO STAGE-STE – SCIENTIFIC AND
TECHNOLOGICAL ALLIANCE FOR GUARANTEEING THE
EUROPEAN EXCELLENCE IN CONCENTRATING SOLAR
THERMAL ENERGY- II
Articolazione del progetto:
•azioni di coordinamento e di sostegno (CSA) •progetti coordinati (CP) che coprono alcuni temi di ricerca relativi all'energia solare a concentrazione, considerati di particolare importanza
CSA
CP
WP1 Consortium Governance and Management Issues
WP2 Integrating Activities to Lay the Foundations for Long‐lasting Research Cooperation
WP3 Enhancement of STE Research Facilities Cooperation
WP4 Capacity Building and Training Activities
WP5 Relationship with Industry & Transfer of Knowledge Activities
WP6 International Cooperation Activities
WP7: Thermal Energy Storage for STE Plants
WP8: Materials for Solar Receivers and STE Components
WP9: Solar Fuels
WP10: STE plus Desalination
WP11: Linear focusing STE Technologies
WP12: Point focusing STE Technologies
Relativamente ai soli CP, gli Istituti del CNR sono attivi nei WP 7, 8 e 12
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PROGETTO STAGE-STE – SCIENTIFIC AND TECHNOLOGICAL
ALLIANCE FOR GUARANTEEING THE EUROPEAN EXCELLENCE
IN CONCENTRATING SOLAR THERMAL ENERGY- III
Partners
•Il punto di partenza dell’ IRP STAGE‐STE è rappresentato dall’European Energy Research Alliance (EERA) nata
nel 2008; in particolare, un Joint Programme su Concentrated Solar Power (EERA JP‐CSP) è stato
formalmente approvato nel mese di aprile 2011
•Tutte le istituzioni di ricerca dell'UE che partecipano STAGE‐STE sono o partner di EERA (ad esempio il CNR)
o, in alternativa, hanno espresso formalmente il loro impegno a partecipare ad EERA nel prossimo futuro.
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