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Abstract: Nel presente progetto, si propone un accumulo dell’energia in materiali solidi, con scambiatori di calore incorporati nel materiale o immersi in letti fluidizzati. Il mezzo di accumulo è localizzato nei singoli ricevitori della radiazione concentrata, collocati su torri dal basso impatto paesaggistico. Il sistema di accumulo localizzato nel ricevitore sarà studiato con diversi prototipi, ciascuno dei quali orientato a migliorare una caratteristica del ricevitore: costo basso, elevata conducibilità termica, capacità di accumulo elevata , semplicità costruttiva, dimensionamento libero dell’accumulo. Ciò sarà raggiunto puntando su diverse soluzioni realizzative per il materiale che funge da accumulatore termico, secondo i dettagli presentati nel seguito.
L’elemento innovativo della tipologia di impianto proposta in questo progetto è rappresentato dal mezzo di accumulo solido dell’unità di generazione solare (UGS). Ciascuna UGS comprende: un campo di specchi (eliostati) per la ricezione e la concentrazione della radiazione solare, con il relativo sistema di controllo, una torre alta non oltre 25-30 m, che ospita una “cella”. La cella ingloba un mezzo di accumulo del calore in miscele di materiale solido, in particolare materiale carbonioso, all’interno del quale è immerso uno scambiatore di calore a fascio tubiero. La superficie totale degli specchi dipende dal sito di installazione e dalle dimensioni del mezzo di accumulo, data la temperatura di funzionamento. Il riscaldamento del materiale di accumulo avviene attraverso un’apertura nella parte inferiore della cella detta “cavità ricevente”, che raccoglie la radiazione solare riflessa dagli eliostati.
Un ciclo termico centralizzato di produzione di vapore o energia elettrica sarà alimentato da un numero adeguato di UGS: si definisce modulo l’insieme di un numero minimo di UGS da utilizzare per la generazione di energia elettrica mediante un sistema di regolazione centralizzato. Più moduli costituiscono una impianto. Nel caso di microimpianto, si prevede un ciclo termico per una singola UGS, che fornisca calore ed elettricità per diverse applicazioni (poligenerazione, dissalazione etc.). La definizione di una configurazione modulare multi-torre consente di replicare i singoli moduli, garantendo significative economie di scala per la produzione industriale. La tipologia di impianto multi-torre con torri basse, inoltre, riduce l’impatto paesaggistico delle centrali progettate.
Il presente progetto mira pertanto alla realizzazione di un impianto solare termodinamico innovativo, declinabile in diverse configurazioni: impianto di potenza, microimpianto, impianto integrato con centrali a combustibili fossili. La versatilità della tecnologia proposta ne costituisce un significativo punto di forza. Inoltre, l’utilizzo di materiali non classificati come tossici o pericolosi ne permette l’utilizzo in Italia senza la limitazione alle aree industriali prevista per altre tipologie di impianto, come quelli con oli diatermici e sali fusi. La caratteristica attesa più rilevante è un elevato rendimento (stimato pari a ca. il 20%) nella conversione in energia elettrica dell’energia solare raccolta da opportuni campi di specchi, con costi di generazione competitivi.

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Solar Collectors Laboratory