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Titolo: In Spagna Gemasolar produce energia tutta la notte

In questo mese c'e' una centrale solare che sta generando energia 
elettrica 24h su 24h, quindi anche per tutta la notte. Un ottimo esempio 
di una centrale solare che non ha alcun bisogno di assistenza da centrali 
termoelettriche di riserva, come invece e' necessario ed inevitabile con 
il fotovoltaico.
Eh gia', la centrale solare in questione usa la tecnologia termodinamica 
e non quella fotovoltaica.
 
Si tratta della gia' menzionata Gemasolar della Torresol Energy in 
Spagna. 
 
[Ho scoperto ora che oggi Torresol Energy e' passata per il 40% a Masdar 
societa' di proprieta' del Emirato di Abu Dhabi]
 
Il fattore di capacita' di Gemasolar risulta essere basato su una 
produzione di 6400h/anno ovvero 6400/8760 = 73% ! Questo grazie a 15h di 
accumulo termico.
Se prendiamo la produzione annua di 110 GW*h e dividiamo per 6400 ore 
otteniamo una potenza media di 17,19 MW il che significa che mediamente 
la centrale opera all'86,4% della sua potenza nominale. Questi due valori 
avvicinano questa tecnologia alle prestazioni del termoelettrico a 
carbone.
 
La potenza sparata sulla torre dai 304'750 m2 di specchi ammonta a 120 MW 
termici. Calcolando che 304'750 m2 in teoria potrebbero raccogliere fino 
a 305 MW di energia dal sole, significa una efficienza globale minima da 
riflessione e captazione dell'assorbitore termico pari a 120/305 = 
39,34%. La superficie coperta dall'impianto di 195 Ha, quando il sole e' 
sulla verticale, e' inondato da 1950 MW di energia radiante, ma e' ovvio 
che appena il sole si inclina, questo valore, senza considerare 
l'assorbimento dell'atmosfera (che aumenta piu' il sole e' inclinato) 
diminuisce seguendo il valore della funzione trigonometrica “seno” 
dell'angolo del Sole rispetto alla orizzontale, con sin(90) = sin(pi-
greco/2) = 1 ovvero il massimo.
 
Quindi riepilogando, abbiamo una area che teoricamente potrebbe 
raccogliere fino a 1950 MW(p) di picco di energia radiante (che pero, con 
il sole, ad esempio, a 45 gradi di angolo, e' meno di 1379 MW(p). 
Considerando problemi di spaziatura ed occupazioni degli impianti, la 
potenza utile captata si riduce a 305 MW(i) che pero' e' un valore piu' 
costante durante la giornata, essendo mantenuto anche quando il sole e' 
inclinato (ma non troppo). Poi questa potenza viene convertita in calore 
utile  di 120 MW(t) che e' convertita in 19,9 MW(e), ovvero 19,9/120 = 
16,58% di efficienza di conversione termodinamica.
 
Questi sono numeri reali e globali che permettono di fare qualche 
valutazione. Prima di tutto osserviamo il baso valore di efficienza di 
conversione termodinamica (una centrale termoelettrica moderna fa circa 
il 37%) che ci indica un grande spazio di miglioramento della tecnologia.
Sara' interessante attendere l'avvio delle torri solari di Ivanpah, che 
avendo quasi dieci volte piu' potenza dovrebbero esprimere una efficienza 
ben maggiore.
 
A prima vista qualcuno potrebbe sbottare che nello spazio in questione, 
calcolando un 20% di spazi richiesti/impegnati tra modulo e modulo ed una 
efficienza netta, tutto compreso, dei moduli del 14%, che si poteva 
installare 1950 * 0,8 * 0,14 = 218 MW(p) di fotovoltaico. Ovvero piu' di 
dieci volte la potenza di Gemasolar.
 
Ma ancora una volta sono a ricordare che la potenza non ci serve piu' di 
tanto, ma l'energia. E questi 218 MW(p) di fotovoltaico, se va bene, 
lavorano solo 8 ore al giorno, e neppure a piena potenza.
E certamente non potremo scegliere quando “consumare” questa energia: o 
la usiamo subito, anche caricando accumulatori i sistemi di riserve, 
oppure va persa.
 
Quindi, il gia' elevato costo dei fotovoltaico va spalmato su un numero 
ridotto di ore di produzione, il che incide pesantemente sul rapporto 
costo/energia prodotta.
Ma ancora piu' interessante, specie per l'Italia, e' l'analisi dei costi 
di Gemasolar.
 
80 km di strade interne (per la manutenzione degli specchi): manodopera 
locale
5 km di strade asfaltate: manodopera locale
2650 fondazioni per gli eliostatati: manodopera locale
2650 colonne e telai portanti per gli eliostati: prodotti localmente
300'000 m2 di vetro argentato piano e lastra di supporto: prodotti 
localmente
140 mt di torre di calcestruzzo armato: prodotti localmente
tubazioni per e sistema vapore: prodotti localmente
serbatoi e scambiatori del vapore: prodotti localmente
centinaia di km di cavi elettrici di rame: prodotti localmente
5500 motori elettrici ordinari: prodotti localmente
installazione elettrica e montaggio di tutto quanto sopra: prodotti 
localmente
 
Il valore locale (Andalusia) e' del 65%
Se allarghiamo al valore per la Spagna, e' del 90%
Se allarghiamo al valore per la Unione Europea, e' del 99%
 
Da quando e' in funzione, tutti i valori progettuali sono stati superati 
(piu' di 120 MW(t) sulla terra, 19,9 MW(e) effettivi (limitati dalla 
capacita' dei servizi ausiliari, come il trasformatore di potenza.
 
 
Ipotizzando un costo di 2000 Euro/kW(p), un sistema fotovoltaico da 218 MW
(p) costerebbe €436 milioni. Considerate che questo e' un costo da 
tecnologia matura, con prezzi risultanti anche da violazioni di regole di 
rispetto ambientale (come spiegato in recente altra discussione).
Di questa cifra, piu' della meta' e' rappresentato dal costo delle celle 
fotovoltaiche, che significa esportazione di almeno oltre €200 milioni.
 
Il costo di Gemasolar e' alla fine risultato in €247 milioni. Ma e' un 
prototipo (e come indicato, con ampi spazi di miglioramento praticabile 
delle tecnologia) e quindi il costo di una serie di impianti del genere, 
migliorando con l'esperienza l'efficienza delle tecniche costruttive (ad 
esempio BrightSource nella centrale di Ivanpah ha tagliato corto con i 
costi delle fondamenta, utilizzando dei semplici pali battuti nel terreno 
a sostegno di specchi piu' piccoli di quelli usati a Gemasolar.
In pratica hanno ridotto la complessita' delle fondazioni a prezzo del 
costo di una molteplicita' maggiore di attuatori che pero' sono piu' 
piccoli. Sara' da vedere il risultato economico finale.
 
Inoltre buona parte del costo del fotovoltaico e' rappresentato dal costo 
(e quindi da un consumo) di energia elettrica usato nella fabbricazione 
delle celle fotovoltaiche.
 
Nel caso di Gemasolar, buona parte del costo, come descritto, e' 
rappresentato da manodopera, ovvero da energia umana. Con una terra 
popolata, o meglio, con una Europa/Italia con milioni e milioni di 
disoccupati, e' preferibile una politica industriale che consuma 
“manodopera” oppure “energia elettrica” (che peraltro l'Italia importa o 
importa i combustibili o importa le celle fovoltaiche ...) ???

 Spagna.
 
Conosci la differenza di produzione media tra i mesi estivi e quelli
invernali?
 
 


In inverno il solare termodinamico a parabole lineari soffre di un calo di
produzione superiore al calo della risorsa solare. In questo il fotovoltaico
si avvantaggia. Ma questo vantaggio si paga con una totale mancanza di
autonomia delle centrali fotovoltaiche, che abbisognano, ad esempio, del
supporto di centrali termoelettriche.
 
Le centrali solari a torre non offrono tutta la superficie alla
dispersione termica che offrono le centrali a collettore lineare e
quindi risentono meno delle condizioni invernali. Inoltre riescono ad
ottenere temperature utili con meno intensita' solare del solare a
collettore lineare ed in cambio il condensatore puo' sfruttare la
maggiore efficienza delle basse temperature invernali. Insomma
in inverno la torre solare non ha particolari problemi e con
565 Celsius dei sali, d'inverno dovrebbe migliorare l'efficienza.
 
Pero' non ho i valori precisi. Ho trovato solo una menzione generica:
 
http://www.finetubes.co.uk/case-studies/gemasolar-the-worlds-first-commercial-solar-power-plant-which-can-generate/
 
 
"After a routine annual maintenance stop at the beginning of 2012, the
plant achieved continuous 24-hour production for 12 straight days in
winter, successfully delivering the projected energy supply to the grid."
 
[Dopo una sosta di routine di manutenzione annuale all'inizio del 2012,
l'impianto ha realizzato una produzione continua di 24 ore per 12 giorni
di fila in inverno, offrendo con successo la fornitura di energia
proiettata alla griglia.]
 
Il che fa presumere che e' riuscito a fare il pieno dell'accumulatore di
calore anche d'inverno. Insomma (sono sorpreso, perche' non lo pensavo)
pare che la centrale sia operativa in pieno anche d'inverno. Deve essere
una conseguenza dell'esubero notevole di potenza termica (come mostrato
dai miei calcoli si parte da quasi 2000 MW(p) teorici disponibili
sull'area (che pero' costano solo il valore del terreno) ai 300 MW(t)
captati (che costano solo specchi e semplici attuatori) per arrivare a ...
poco meno di 20 MW(e).
 
In ogni caso, immagino che giornate (una settimana ?) di maltempo siano
piu' tipiche d'inverno e quindi giorni di mancata produzione dovrebbe
incidere negativamente sulla media invernale.
 
A tale proposito ho gia' ricordato che la stagionalita' del solare
puo' essere integrata con una produzione da cogenerazione che operi
solo d'inverno, combinando efficientemente la produzione di calore
con quella di energia elettrica. Un'altra fonte piu' che adatta per
coprire un "calo" stagionale del solare e' l'idroelettrico, che pero',
salvo accumulare riserve, comincia l'abbondanza in dopo gennaio (salvo
cambiamento climatico che si intensifica le precipitazioni invernali
...). Pero' l'idroelettrico ha una variabilita' ciclica a livello
pluriannuale, che potrebbe creare carenze in anni asciutti (mi viene
in mente l'anno dell' El Ninos dell'emisfero Sud). In questi casi
l'ultima scorta che il solare termodinamico (in generale, a torre o
collettori lineari) ha e' l'uso del gas che se accade raramente in
modo importante, tipo una volta ogni sette anni, e' un costo
accessibile per il vantaggio di evitare apposite centrali
termoelettriche di riserva.

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progettata in rete ...
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Dimenticavo le biomasse ...