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Titolo: Australia un passo avanti verso il solare di potenza

http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2010/05/dish-csp-deal-for-australia
"Canberra, Australia --  Australia's Minister for Resources, Energy and
Tourism, Martin Ferguson, has reportedly announced a Commonwealth grant
of AU $60 million [US $53.7 million] under the Renewable Energy
Development Program to assist the development of the 40-megawatt (MW)
Whyalla Solar Oasis concentrating solar power plant."
[Canberra, Australia - Fonti di informazione riportano che il ministro
delle Risorse, Energia e Turismo ausraliano, Martin Ferguson, ha
annunciato un contributo del Commonwealth di $AU 60 milioni (Euro 39
milioni) per contribuire allo sviluppo dell'impianto solare a
concentrazione da 40 MW Whyalla Solar Oasis.]
La costruzione dell'impianto e' iniziata nel Giugno 2009:
http://www.adelaidenow.com.au/news/whyalla-solar-power-station-begins/story-e6freo8c-1225745434154
A pagina 8 una raffigurazione del possibile risultato:
http://www.ese.iitb.ac.in/activities/solarpower/square.pdf
Il "motore" e' una miniturbina a vapore con generatore da 400 kW(el),
quindi una tecnologia tradizionale, ma affidabile.
Coordinate mappa Google:
-32.94291,137.596836
L'impianto dovrebbe trovarsi al centro di questa aerea, occupando uno
spazio di 2 km x 1 km.
[oggi non vedo traccia - sara' la mappa Google da aggiornare ?]
-- 
Roberto Deboni
[Messaggio Usenet via Tiscali su 
text.giganews.com
. Se leggete via Web
il sottoscritto informa che non conosce o partecipa al sito/forum Web.]


Non ho capito, un impianto da 40 MW con un generatore elettrico di 0,4 MW? 

 Non ho capito, un impianto da 40 MW con un generatore elettrico di 0,4 MW?
dici che ne mettono uno solo su 2kmx1km ?
felice6pago
sensitivo
.

"felice_pago" ha scritto nel messaggio 
news:c386694a-1ede-4ca6...@f13g2000vbm.googlegroups.com...

Quanti ne mettono?


tanti quanti servono ?
felice&pago
lapalisse
.
--------------------------------
Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

 ha scritto nel messaggio 
news:c386694a-1ede-4ca6...@f13g2000vbm.googlegroups.com...

Che poi nell'articolo c'� scritto:
"
...
 will use 300 Wizard Power Big Dish solar thermal concentrators to generate 
66 gigawatt-hours (GWh) annually
...
"
Immagino che quei 66 GWh anno siano GW elettrici, e visto che in un anno ci 
sono un 8000 ore circa, farebbero una produzione di energia con potenza 
media di 8MW...
Poi dovrebbero essere un 1700 kWh/kW (66 10^3 MWh/40 MW), che come fattore 
di produzione non mi pare tanto pi� alto del fotovoltaico (qui al sud non 
fanno circa un 1400 kWh/kW? In ausrtalia penso anche qualcosa di pi�).
Insomma, non mi pare tutta sta goduria, bho... ?
Deboni?????? Mi/ci illumini (visto l'argomento...)? :-)


Ah, ok, facciamo un tot insomma... :-)))


Colpa mia, ho fatto confusione ... pensavo a generatori montati su ogni
parabola, invece e' unico, posto a terra, ovvero una tecnologia piu'
simile a quella delle centrali Andasol, usando per specchi parabolici
sferici invece che lineari ed ammoniaca invece che olio minerale e sali
fusi.
Per capire il balletto di cifre, dobbiamo prima strappare qualche dato
tecnico di queste parabole.
http://www.wizardpower.com.au/index.php?option=com_content&view=article&id=14&Itemid=15
- concentrazione 2000 soli
- 380 moduli sono equivalenti ad un'area captante di 500 mq
- diametro 25 mt, lunghezza focale 13,4 mt, peso 20 tonnellate
- 93% di potere riflettente
- efficienza di conversione in calore nel fluido 75% (ma a che
temperatura ?)
- temperature raggiungibili 1200 gradiC (2000 gradiC senza fluido ?)
Ora non ho tempo per continuare, a stasera ;-)


 quindi una tecnologia tradizionale, ma affidabile.
Questo in ausralia ... sigh!
In Australia invece hanno una soluzione diversa. Il motore non e'
installato sulla parabola, percio' puo' essere una grossa turbina (una
vera centrale elettrica a vapore).
Il valore indicato nella presentazione, di 0,4 MW(el) va percio' inteso
come la turbina alimentabile da (mi pare 4) parabole dimostrative.
La dimensione effettiva della turbina collegata, percio' dipende dal
numero di parabole a suo servizio.
Ho preso una cantonata, avevo confuso la soluzione con quella del
SunCatcher della Stirling Energy Systems.
Nel SunCatcher infatti usano un motore Stirling per ogni parabola.
Qui invece abbiamo che ogni parabola riscalda un bollitore installato
sul fuoco e contenente ammoniaca,
La differenza sta in questo caso su due fronti:
- il Wizard Power Big Dish dovrebbe costare meno grazie alla provata
tecnologia a turbina
- il Wizard Power Big Dish si predispone facilmente per l'accumulo di
energia elettrica e per il suo utilizzo in calore (*)
- il SunCatcher dovrebbe essere piu' efficiente grazie al motore Stirling
(*) ed e' questo fattore che rende ambiguo il rapporto potenza
generatore/energia prodotta (vedi replica ad AleTV in questo thread)


 Ora non ho tempo per continuare, a stasera ;-)
Alla intensita' solare convenzionale di 1 kW/m2, significa che una
parabole intercetta una potenza di 500 kW(termica), che al coefficiente
di raccolta del 75% significa 375 kW(termici) prelevati.
Ora dipende tutto dall'efficienza di conversione termica->elettrica.
Ad esempio, se prendiamo una efficienza di conversione del 25%, allora
ogni parabola contribuisce per equivalenti 94 kW(elettrici) alla potenza
totale erogata dal gruppo generatore collegato.
In questo caso, l'efficienza globale sarebbe del 19.10% che e' meglio
del fotovoltaico.
Pero' e' evidente che miglioramenti dell'efficienza del gruppo vapore.
Ricordo che le centrali termoelettriche italiane fanno il 37% e che
esiste anche una opzione ad usare il ciclo combinato (il significherebbe
arrivare fino al 50% ...).
Tutto questo e' possibile perche' con una concentrazione di 2000 soli e'
possibile raggiungere le piu' alte termperature usate nelle piu'
efficienti centrali termoelettriche esistenti (che mi pare siano meno di
2000 gradiC ... ).
Da quanto segue, la menzione di una "capacita' d'erogazione in
kW(elettrici) di ogni parabole e' percio puramente una un'artificio
commerciale o propagandistico (nel senso di propaganda politica per ...
evidenziare successi ambientalistici). Molto megli restare sull'unico
valore univoco, la potenza termica erogata, ovvero 375 kW(termici) per
ogni parabola.
La scelta di una parabola cosi' grossa pare percio' evidente della
ricerca di raggiungere temperature elevate per far funzionare i gruppi
generatori vapore alle maggiore efficienze attualmente possibili allo
stato della tecnologia, diciamo che si punta verso il 40% (che combinato
con il 75% di efficienza di raccolta, significa una efficienza globale
che punta verso il limite del 30% (ciclo semplice) e questo usando
materie prime abbondantei, vetro, ferro, alluminio e tecnologie
industriali tradizionali, non e' affatto male. Il fotovoltaico
"corrente" e' ben lontano da questi valori, almeno finche' non si riesce
a produrre in massa celle fotovoltaiche al germanio e poi rimane il
limite della disponibilita' di riserve di germanio.
Altro grosso problema e' massimizzare la redditivita' dell'impianto e
questo passa dal massimizzare l'utilizzo. Per le parabole non c'e' molto
da fare, raccolgono energia solo se c'e' il sole, percio' l'unica cosa
che si puo' fare e' farle il piu' possibile economiche, nel compromesso
tra massima efficienza e minimo costo. Ma per il costoso gruppo
generatore a vapore, c'e' una soluzione che permette di aumentare il
numero di ore di funzionamento, ovvero l'accumulo di energia termica,
utilizzando un numero esuberante di parabole rispetto alla minima
potenza termica necessaria per far funzionare il gruppo generatore a
vapore a piena potenza. Ed e' la presenza di un'efficiente accumulo
termico che puo' far saltare la banale corrispondenza tra la potenza
"equivalente elettrica [ad un coefficiente di conversione ipotetico]" di
ogni parabole per il numero di parabole e la potenza del gruppo
generatore a vapore installato. Per esempio, nel caso delle centrali
solari di tipo Andasol, abbiamo un potenza del gruppo generatore a
vapore di 50 MW(elettrici), ma la potenza della parte solare sarebbe
sufficiente, durante le ora a radiazione solare piu' intensa, a far
funzionare un gruppo generatore a vapore di oltre 100 MW(elettrici).
La scelta dei progettisti di Andasol e' stata quella di dedicare oltre
la meta' della captazione solare per l'accumulo termico [e faccio notare
che si tratta di grandi numeri ... sostituire il sole per 8 ore ad una
potenza di termica sufficiente ad erogare 50 MW(elettrici) ...].
L'accumulo dell'impianto australiano, rispetto alle centrali Andasol
punta ad un ciclo molto piu' ambizioso, a temperature quasi doppie, onde
attingere alle maggiori efficienze possibili a quei livelli: stiamo
parlando di 700 gradiC.
Il problema posto e' percio' ... come accumulare il calore in modo
efficiente ? Il metodo Andasol (ed anche quello di Rubbia) e' quello
dello sfruttamente del calore latente caratteristico del passaggio di
stato di una sostanza, nella pratica usando il calore di fusione.
Con miscelle eutettiche opportune gli australiani avrebbero potuto anche
raggiungere le temperature desiderate, i 700 gradiC.
Ma c'e' un'altra forma di accumulo di energia, molto efficiente, quello
chimico. Anzi, direi che la fonte di energia preponderante in uso nel
mondo (azzardo ... l'80% ?) e' quella contenuta in una forma di accumulo
chimico, ed e' l'energia dei combustibili. E' l'energia chimica
accumulata dal processo della fotosintesi. E che viene restituita quando
il carbonio e l'idrogeno si ricombinano con l'ossigeno.
Il processo usato dagli australiani pero' non si basa sul carbonio, ma
sull'azoto e precisamente nell'energia di ricombinazione tra azoto ed
idrogeno nella formazione di ammoniaca. Il vantaggio piu' grande
dell'accumulo di energia in forma chimica e' che si puo' conservare, a
temperatura ambiente, in modo stabile per tutto il tempo che si vuole
(ad esempio, quella del carbone e' stata conservataa per milioni e
milioni di anni ...).
http://en.wikipedia.org/wiki/Haber-Bosch
"... Haber process, is the synthesis of ammonia using a form of
magnetite, iron oxide, as the catalyst:
    N2 (g) + 3 H2 (g) is in equilibrium with 2 NH3 (g) (deltaH = -92,4
kJ * mol-1)"
Quindi la combinazione dell'idrogeno con l'azoto rilascia 92,4 kJ per
ogni mole di ammoniaca prodotta.
Industrialmente la reazione e' fatta a 150-250 bar e tra 300 e 550
gradiC, passando i gas sopra una serie di letti di catalizzatori.
Gli australiani pare abbiano scelto la temperatura di 500 gradiC.
In questa applicazione l'obbiettivo non e' produrre ammoniaca, quindi
credo anche un rendimento del 15% puo' andare bene, tanto i gas sono
ricircolati e quello che interessa e' il calore recuperato da quel po'
di gas che reagisce. La temperature di ricombinazione (quindi quella
utile per la produzione elettrica) puo' andare dai 300 gradiC ai 600 gradiC.
http://solar-thermal.anu.edu.au/wp-content/uploads/dunn-2009-solarpaces.pdf
Ho trovato anche una descrizione della parabola:
http://solar-thermal.anu.edu.au/wp-content/uploads/lovegrove-2009-lsaa.pdf
Hmmm ... mi ci vuole un po' per digerire il tutto ...


 Gli australiani pare abbiano scelto la temperatura di 500 gradiC.
Deformazione da web ... ho pensato solo ora a recuperare i libri di
"squola" :-) dunque:
La reazione:
	 N2 + 3 H2 < -- > 2 NH3 + 25,4 kCal/mole
e' una reazione di equilibrio.
I fattori sono:
- rapporto tra ammoniaca e sostanze di partenza
- pressione, infatti l'ammoniaca occupa la meta' di volume delle
sostanze di partenza, percio' aumentare la pressione favorisce la
produzione di ammoniaca
- temperatura, piu' bassa e' piu' ammoniaca si produce, ma i
catalizzatori si attivano sopra i 300 gradiC
Nel libro scrivono che si preferisce aumentare la pressione a 200-400
atmosfere e lavorare a 600 gradiC di temperatura (il che, mi pare,
significa lavorare solo 100 gradiC sotto la temperatura di
scomposizione). Trovo la temperatura di 600 gradiC interessante, perche'
permette di operare il ciclo Rankine piu' efficiente allo stato attuale
della tecnologia dei gruppi generatori a vapore.
In quanto al rapporto tra ammoniaca e sostanze di partenza, basta far
continuamente condensare l'ammoniaca ed asportarla sotto forma liquida,
per mantenere la reazione verso una produzione di ammoniaca.
Percio' la pressione deve essere scelta in modo che l'ammoniaca condensi
a 500-550 gradiC ?
Vedo che il processo e' flessibile, ovvero c'e' una ampia scelta delle
temperature e pressioni, ad esempio:
http://www.chemguide.co.uk/physical/equilibria/haber.html
Ed ecco una semplice spiegazione del perche' si usano alte temperature.
A bassa temperatura si ottiene una miscela con una altissima
concentrazione di ammoniaca, ma la reazione e' cosi' lenta (un giorno ?)
che si produce piu' ammoniaca alle alte temperature, anche se nella
miscela la proporzione di ammoniaca e' bassa (15% ?). Basta togliere e
ricominciare il ciclo per trovarsi in 6-7 cicli veloci ad avere gia'
piu' ammoniaca del ciclo ad alta concentrazione di ammoniaca, ma troppo
lento.
Indubbiamente, il calore del passaggio di fase era piu' semplice ... :-(


 Indubbiamente, il calore del passaggio di fase era piu' semplice ... :-(
ovviamente: il ... calore latente ...


Ho trovato una grafico a pagina 5 (pag.124 sul documento) figura 4
http://www.electricauto.com/_pdfs/newpapers/302011_o.pdf
Ricordo che 700 gradiC sono 973 gradiK circa e possiamo vedere che a
quella temperatura, l'ammoniaca e' quasi tutti dissociata in N2 e H2,
anche con una escursione della pressione tra 1 e 15 bar (ovvero alle
alte temperature, le curve per ogni pressione convergono).
Questo vuol dire che alla temperatura di 700 gradiC, la dissociazione
dell'ammoniaca in azoto e idrogeno, nel reattore che si trova nel fuoco
della parabola "Big Dish" puo' avvenire anche ad una atmosfera.



Io quello che non continuo a capire, � come a fronte di 40 MW escano solo 66 
GWh in un anno.
A sto punto sono i classici numeri sparati a caso o dal giornalista o dal 
commerciale di turno?


Suppongo che si riferisca a questa parte:
"The Whyalla Solar Oasis will use 300 Wizard Power Big Dish solar
thermal concentrators to generate 66GWh of electricity each year; enough
electricity to power over 9,500 Australian homes and reduce greenhouse
gasses by 60,000 tonnes per year, the equivalent of taking 17,000 cars
off Australian roads each year."
This 40MWe ..."
Non so se e' la notizia esatta a cui si riferisce, ma i numeri sono quelli.
Scusi, ma non ci ero ancora arrivato (devo dire che la tecnologia dietro
all'ammoniaca si sta rivelando essere affascinante - si possono fare
anche condotte di ammoniaca che collegano anche a distanza molte grandi
parabole alla centrale termica ove si trova il gruppo generatore a vapore.
Allora 300 parabole solari a 375 kW(termici) per parabola, fanno 112,5
MW(termici). Per fare 40 MW(elettrici) significa che puntano ad una
efficienza del 35,56%. Una efficienza ambiziosa, anche se fattibile allo
stato dell'arte della tecnologia delle centrali termoelettriche, se la
temperatura di lavoro e' di 500-600 gradiC.
Pero' questa e' la potenza di picco, non solo, ma questo significa che
l'accumulo termico non viene usato per aumentare le ore di funzionamento
del gruppo generatore, ma solo per "spostare" il consumo ad ore diverse
da quelle di cui al picco, o forse, piu' importante ancora, evitare cali
di potenza, se passano alcune nuvole ogni tanto (l'importanza di
mantenere la produzione promessa quando si e' inseriti in rete, nei
confronti della gestore di rete e' piuttosto elevata).
Per potere aumentare le ore di funzionamento, come hanno fatto con le
centrali Andasol, dovrebbero aumentare la capacita' captante, ad esempio
con altre 300 parabole solari "Big Dish" potrebbero tenere in funzione i
40 MW(elettrici) anche per 6 ore dopo che il sole e' calato.
In altre parole con 300 parabole, possiamo avere un fattore di utilizzo
del gruppo generatore da 40 MW(elettrici) solo del 20%, ovvero per
1600-1700 ore all'anno (si tenga presente che anche se il sole e'
mediamente disponibile per 6-8 ore al giorno - l'energia radiata segue
una curva gaussiana, per cui non si tratta di 6-8 ore tutti a 40
MW(elettrici).
In alternativa, con 300 parabole, possono anche scegliere di installare
un gruppo generatore da solo 20 MW(elettrici) tenendolo pero' in
funzione per circa una dozzina di ore a 20 MW(elettrici) nominali.
In ogni caso, da quello che ho letto, l'impianto di Whyalla vuole essere
un'impianto dimostrativo, per provare che l'uso dell'ammoniaca e'
ottimale. Infatti, i progettatori prefigurano impianti da 100
MW(elettrici) ed oltre.
