Newsgroup: it.discussioni.energie-alternative
Titolo: Solare termodinamico ed idroelettrico e consumo di territorio

Una delle obbiezioni ripetute alla noia contro il solare termodinamico
e' che, non potendo usare i tetti (non e' vero, ma sorvoliamo) impegna
prezioso territorio (come se in Italia non ci fossero, specie al Sud)
terreni inutilizzati o sterili.
 
Dopo una stupida discussione con il solito ottuso finto ambientalista
amico del termoelettrico (nei fatti, anche se lo nega a parole), ho pensato
di provare a mettere in cifre utilizzando la fisica per vedere il "valore"
della tesi citata.
 
 
Allora, su un m2 di terreno, il Sole irradia una energia di circa:
 
Nord)   2260 kW*h/m2 (Milano)
Centro) 2610 kW*h/m2 (Roma)
Sud)    2740 kW*h/m2 (Palermo)
 
ho scelto apposta le citta', perche' non voglio trovare valori ottimali
(l'inquinamento vuole la sua parte), ma una valutazione di minima
fattibilita'.
Trattandosi di impianti "industriali", ovviamente i valori sono riferiti
a sistemi ad inseguimento, quindi non cercate i dati sul terreno piano,
perche' sono molto piu' bassi.
Ci servono temperature elevate per avere efficienze "industriali", qualcosa
intorno ai 400 Celsius, meglio se 550 Celsius.
Questo implica la necessita' di concentrazione, anzi un elevato fattore di
concentrazione. Attualmente la tecnologia migliore pare essere quella a
torre e la resa in questo caso e' al 55% (tra perdite di riflessione e
resistenze termiche al trasferimento di calore al fluido "motore").
Inoltre, sempre per la tecnologia a torre, dobbiamo calcolare un 25% in
piu' di terreno non sfruttabile (per interferenze ed ombre tra gli
specchi, etc.). Quindi il 55% di cui sopra implica un 1,25 di terreno,
ovvero la resa unitaria scende al 55%/1,25 = 44%.
 
La fonte "termica" (quindi non confondete con la resa fotovoltaica)
prelevabile (fino a 550 Celsius di temperatura) per m2 dei valori
precedenti diventa cosi':
 
Nord)    994 kW*h/m2 (Milano)
Centro) 1148 kW*h/m2 (Roma)
Sud)    1205 kW*h/m2 (Palermo)
 
Mi fermo qui, perche' la resa della conversione dipende da svariati
fattori, a questo punto ancora indeterminati. Ad esempio, se
l'impianto solare e' combinato con una centrale termoelettrica ad
alta efficienza, i valori sopra indicati si convertono ad energia
elettrica con il 37% di efficienza. Se invece abbiamo un impianto
puro, si scende al 30%.
 
Andiamo ora a guardarci la resa idroelettrica. Per cominciare, preciso
che non mi riferisco all'idroelettrico fluente, di cui in Italia non
c'e' ne molto, visto che di grandi fiumi disponibili scarseggia.
L'occupazione di territorio dell'idroelettrico di bacino e'
sostanzialmente dato dal bacino di accumulo. Il "contenuto" di energia
percio' dipende da due fattori:
 
- l'altezza della colonna d'acqua utilizzata sul m2
- l'altezza del salto utile dell'acqua suddetta, ovvero il potenziale
di energia prelevabile
 
L'energia potenziale si ottiene dalla E = g * m * h
ove g = l'accelerazione di gravita', m = massa dell'acqua in kg ed h e' il
salto utile in metri. Il risultato e' in joules.
La massa dell'acqua e' data da base (1x1 mt) per altezza della colonna
d'acqua nel bacino, sia c, sempre in metri per 1000 kg (massa di 1 mc di
acqua). Quindi:  m = 1000 * c
L'equazione diventa:
 
E = g * 1000 * c * h = 9807 * c * h
 
visto che qui tutti preferiscono ragionare in kW*h, convertiamo la formula
ad ottenere kW*h. Occorrono 3600 joules per un kW*h, percio':
 
E = ( 9807 / 3600 ) * c * h = 2,72 * c * h  = in kW*h
 
Attenzione: durante l'utilizzo, con "c" che si abbassa, il salto utile
varia, e specialmente se il dislivello non e' alto, la variazione e'
significativa. Per questo occorre considerare come salto utile, ipotizzando
una linearita' della resa, quello corrispondente alla posizione nel
bacino del pelo d'acqua a meta' "c". Quindi l'equazione perfezionata
diventa:
 
E = 2,72 * (c / 2) * h = 1,36 * c * h
 
Con questa possiamo fare una tabellina per vari valori di c ed h
 
kW*h |   10     20     30     50    100    200    300    500
-----+--------------------------------------------------------
  1  |   14     27     41     68    136    272    408    680
  2  |   27     54     82    136    272    544    816   1360
  3  |   41     82    122    204    408    816   1224   2040
  5  |   68    136    204    340    680   1360   2040   3400
 10  |  136    272    408    680   1360   2720   4080   6800
 15  |  204    408    612   1020   2040   4080   6120  10200
 20  |  272    544    816   1360   2720   5440   8160  13600
 30  |  408    816   1224   2040   4080   8160  12240  20400
 50  |  680   1360   2040   3400   6800  13600  20400  34000
 
Occorre superare dislivelli di 100 metri con 10 metri di colonna
d'acqua utilizzata per superare la resa energetica dell'energia solare
per m2 utilizzato, supposto che il bacino abbia un ciclo stagionale
(ad esempio, si riempie d'inverno e si svuota d'estate).
Attenzione, la colonna d'acqua effettiva puo' essere in parte del bacino
anche di molto superiore al valore di colonna utilizzata, ma ovviamente
non e' utilizzabile oppure parte del bacino e' tenuto di riserva per
l'irrigazione.
 
Notare che non abbiamo considerato che un bacino idroelettrico ha
una occupazione accessoria del territorio, ad esempio la base
utilizzata dalla diga (che puo' essere molto ampia, specialmente
nel caso dighe a gravita') oltre alle opere di derivazione e la
superficie coperta dalle condotte forzate.
 
Possiamo vedere che con dislivelli di 500 metri ed oltre, bastano
pochi metri di colonna per superare la "densita'" del solare. Insomma
molti bacini superano la densita' solare, pero' ... ci sono
anche impianti idroelettrici con salti minori.
 
Ora, se si e' ritenuto di sommergere fertili vallate alpine, con tanto di
campanili che spuntano periodicamente dal pelo d'acqua quando il bacino
e' in minima, che problemi ci sono a coprire di specchi (peraltro senza
che ci sia bisogno di sconvolgere con scavi e spianamenti) dei terreni
sterili ?

 sterili?
 
Leonardo
 
-- 
 
Then felt I like some watcher of the skies, when a new planet swims into his ken;
Or like stout Cortez when with eagle eyes, he star'd at the Pacific; and all his men
Look'd at each other with a wild surmise - silent, upon a peak in Darien.

 sterili ?
 
bè, il paragone andrebbe fatto con il termoelettrico tradizionale o con le 
altre FR non certo con l' idro, che oggi di fatto in Occidente non viene più 
realizzato. Non che questo vada a demerito del term che ha interessanti 
sviluppi in altre nicchie di applicazioni 
 

 
a proposito di termd solare, secondo il TR del mit, temp anche dell' ordine 
dei 1200 °C sono possibili a breve, con immagino efficienze ben superiori
http://www.technologyreview.com/news/427190/cheap-solar-power-at-night/
 
 

 terreni sterili ?
 
Ora, con i nuovi dati, come sono i commenti ?

 Non so se dopo ti sei corretto, ma il numero esatto e' 3600000.
 
Urca! E' vero, ci sono "3600" dai secondi di un "ora", ma poi c'e'
anche il fattore "1000" del "k" di kW.
Mentre scrivevo di getto, avevo la sensazione che qualcosa non tornava,
e mi ero ripromesso di tornarci sopra prima dell'invio (trattandosi
solo di spostare 3 zeri), ma poi per la stanchezza mi sono dimenticato.
 
Ovviamente l'effetto e' drammatico, specie nelle conclusioni.


 viene più realizzato. 
 
Non ha capito il senso. Il paragone non e' se OGGI installare nuovo
idroelettrico verso nuovo solare termodinamico.
 
Il paragone, perfettamente azzeccato per chi ha orecchie per intendere,
e' che oggi ci troviamo nella stessa IDENTICA (salvo la tecnologia)
situazione dell'Italia negli anni '20. Punto.
 
L'oligarchia fascista (chi crede che sia stato Mussolini a decidere tutto
quello che e' stato fatto e' ancora vittima della propaganda del tempo)
si e' trovato di fronte alla scelta di continuare ad importare energia
fossile dall'estero oppure di avviare una costruzione di impianti
energetici autarchici. Per fortuna degli edonisti OGGI, la scelta e' stata
per ridurre la cronica dipendenza energetica italiana. Ed oggi le cicale
italiane, NIMBY per cultura, godono del contenimento dei costi della
energia elettrica proprio grazie alle scelte fatte da tecnici ed economisti,
senza l'ostacolo e la distorsione di demagoghi prezzolati o meno da
interessi locali o potenze straniere.
 
Oggi l'italiano medio pare veramente privo di anche solo un briciolo di
saggezza popolare e quindi di credere che si possa chiedere, chiedere e
chiedere, senza alcun limite o criterio (come fanno tipicamente i bambini
con i genitori, credendo che siano onnipotenti e quindi con risorse
infinite) senza prima o poi vedersi presentare un conto salato e pagare
le conseguenze della propria ignavia.
 
Allora: oggi l'Italia ha lo stesso dilemma che aveva nel 1920.
Continuare ad importare energia dall'estero (oggi c'e' anche l'ulteriore
variante di imporarte moduli fotovoltaici, una forma particolarmente
subdola di importazione di energia, come quella di merci industriali,
dalle automobili ai condizionatori, tutte merci con un alto contenuto
energetico). Oppure fare ogni sforzo per ridurre la dipendenza
energetica dall'estero. ATTENZIONE: non c'e' alcuna possibilita', almeno
a medio termina, figurarsi a breve, che l'Italia possa puntare alla
indipendenza energetica, quindi l'argomento sara' sempre quello di
"ridurre la DIPENDENZA", e quindi la ricattabilita' anche politica
dell'Italia nel consenso mondiale.
 
Ebbene, l'idroelettrico, a suo tempo, proprio per la sua efficacia dal
punto di vista delle importazioni, e' stato sfruttato per quanto
praticabile, azzardo che nel dopoguerra gia' l'80% della base
idroelettrica era sfruttata.
 
Oggi pero' abbiamo questa nuova tecnologia, nuova quanto negli anni '20
lo era l'idroelettrico (ovvero una tecnologia antica nei principi, vedi
i mulini a vento, ma seminuova nella tecnologia di fruizione, vedi turbine
Pelton, etc. inventate 40 anni prima ma entrate in uso industriale dopo).
Al pari, il solare termodinamico utilizza principi antichi (e forse
questo per il popolo delle novita' da web e' un difetto), ed una
tecnologia seminuova (vecchia 40 anni nella versione meno recente) che
la rendono praticamente adatta a qualsiasi societa' industrializzata.
 
Ebbene, possiamo, come ho mostrato in una simulazione, avviare un
programma intenso, direi "frenetico" di installazione di impianti
solare termodinamici, con la stessa logica degli anni '20, una logica 
che potremo citare di "un futuro per la nazione", oppure, meno 
roboante, "un futuro per le giovani generazioni".
 
Naturalmente la logica edonistica di chi e' cresciuto nel mondo dei
messaggi SMS tra cellulari e di discussioni sul "grande fratello" (un
grande fratello che serve a distrarre dal vecchio significato del
termine, di un pericolo di una societa' autoritaria) dira': ma chi
se ne frega.
 
Ma cari quarantenni e cinquantenni di oggi: il futuro dei vostri figli e'
quello che vi paghera' la pensione! Se non investite nel loro futuro, la
pagherete cara! (quello che accade oggi e' solo una fievole avvisaglia
del futuro che vi aspetta)


molto interessante, anche se mi pare una variante di una 
cosa già passata. Quei piccoli pellet vetrosi sarei propenso 
a chiamarli più ceramici che "glass" cmq, visto che sono 
usabili sino a 1200° e che quindi presumibilmente non 
diventano viscosi sino ad almeno 1400° (il che lascia 
supporre elevati tenori di silice, allumina, forse magnesia 
e/o titania, che cmq è tutta roba poco costosa, inerte, 
abbondante).
 
L'accumulo in fase solida ad alto scambio intrinseco 
(polveri o granulati vari) ha un difetto di una meno 
immediata movimentazione rispetto a un liquido, ma imho un 
pregio più che compensativo è la disconnessione per tempi 
non brevi a costo zero e la riaccensione solare pura (senza 
combustibili o elettricità per rifondere i sali solidificati 
nel silo).
Questo unito alle capacità ancora più facilmente scalabili : 
un silo a tenuta di pellet da 1 cm ha requisiti meccanici 
inferiori a uno che porta pari massa di liquido.
 
Circa le rese alte a causa di quella T invece sono un filino 
più scettico : il solido non si può usare tal quale come 
fluido di azione per le turbine, e questo implica 
l'introduzione di un secondo vettore intermedio, aria 
tipicamente, da surriscaldare. Ora il trasferimento è 
certamente efficiente, ma è cmq uno step in più che porta 
giù la efficienza (cmq il fluido, es. vapore, intermedio, 
esisteva ANCHE nel caso dei sali fusi, quindi affligge anche 
la tecnologia precedente non solo la nuova)
 
 
 
-- 
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
Soviet_Mario - (aka Gatto_Vizzato)
 


sorry, avevo letto solo la prima pagina.
Nella seconda invece viene chiarito che si tratta di miscele 
molto stabili a alte T ma bassofondenti (300° C) quindi non 
è il (geniale imho) sistema a sand fluidized-bed, ma un 
tradizionale sistema "molten phase" con range operativo esteso.
Quindi il commento precedente era completamente 
inapplicabile, ops :)



La frontiera attuale del termoelettrico (e quindi del solare termodinamico)
e' questa:
 
http://www.voestalpine.com/Foundry/en/Highlights/Elevated-temperature-materials-for-thermal-power-plant-turbines
 
 
"For this reason we are currently developing a Ni-based material that can
operate at a temperature of above 700 °C. The initial sample castings have
been produced in our foundry in Traisen."
 
In quanto ad impianti in costruzione:
 
http://www.sumitomocorp.co.jp/english/news/detail/id=27067
 
 
"Contract signing for construction of 1,000MW Manjung ultra-supercritical
coal-fired power plant in Malaysia."
 
ovvero:
 
"Ultra-super-critical (USC) turbines operate between 600 and 620 °C and
are made of newly developed martensitic high-chromium steel grades."
 
quindi:
 
"Whereas conventional molten salts melt at 300 °C and can operate up
to 565 °C, Halotechnics has developed a molten salt that has the same
melting point, but can operate up to 700 °C. The material is being
tested for long-term compatibility with the steel pipes and containers
used in storage systems, and the company plans to start pilot tests
in 18 months. While current materials limit solar-thermal plants to
turbines that are about 42 percent efficient, this material could be
paired with steam turbines that are 48 percent efficient."
 
il secondo materiale e' compatibile con la tecnologia USC termoelettrica.
 
Riguardo al primo materiale citato:
 
"The first material Halotechnics plans to bring to market is designed for
use in existing solar-thermal plant designs. It operates at the same
temperature as the current molten salts, but will cost about 20 percent
less. Salts currently cost about $1,000 a ton, and a typical plant
uses 30,000 tons of salt, so this could save millions of dollars.
Halotechnics plans to test the material in a pilot-scale plant for six
months starting this summer and then license the formula for other
companies to produce."
 
Percio' Halotechnics promette un materiale a $800/tonnellata, ovvero
circa €580/tonnellata, per gli impianti esistenti, di tecnologia corrente.