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Titolo: Fotovoltaico divanta grande amico del solare termoelettrico


 
non servono bruciatori, non serve gas, ma il calore necessario
e' stato messo da parte il giorno prima e viene conservata
sempre una riserva, nei serbatoi dell'accumulo termico,
per le necessita' di avviamento del giorno successivo.
 
E fin qui l'approccio convenzionale.
 
Ma una centrale solare ha accesso ad una fonte che una
centrale termoelettrica convenzionale non puo' utilizzare
praticabilmente (a meno che non sia una centrale che
entra i servizio ogni giorno dopo le ore 9:00 o giu'
di li'). Sempre l'energia solare, ma convertita in una
modalita' che ne permette un piu' rapido utilizzo,
seppure con una efficienza la meta' di quella del ciclo
Rankine: il fotovoltaico.
 
Fino a pochi anni fa, il fotovoltaico era ancora troppo costoso,
ma oggi, a fronte del crollo dei prezzi, l'opzione interessante,
l'intuizione, e' di sfruttare l'energia fotovoltaica per
alimentare i sistemi ausiliari di una centrale TCS, almeno durente
le ore del mattino (sfruttando la capacita' del fotovoltaico di
cominciare ad erogare utile energia elettrica ben prima che
l'impianto a torre solare sia entrato a regime).
Considerando, che dato 100 la potenza di picco nominale di un
impianto fotovoltaico, al mattino possa erogare al 50% e che
nelle mezze stagioni si scenda anche al 30%.
Considerando che la sezione TCS operi fino ad 15% di consumi
ausiliari sulla potenza lorda, ovvero come dire che per un
impianto a torre da 100 MW servono 15 MW per gli ausiliari
(e quindi sono 115 MW di erogazione lora), ci serve una
potenza fotovoltaica pari a 15/0,30 = 50 MWp
 
Insomma, una formula empirica e' che ogni centrale TCS
puo' usare con grande vantaggio l'apporto di una potenza
fotovoltaica nominale di picco in rapporto di 50 MWp ogni
100 MWe della sezione TCS. Una torre di 150 MW(e) di taglia
potrebbe sfruttare bene una sezione fotovoltaica fino a
75 MW(p), che quando si avanza nelle ore di maggiore
radiazione solare, puo' contribuire ad alimentare con
l'esubero, la crescente domanda locale di energia elettrica.
 
Quando poi il sole cala, e l'apporto fotovoltaico si
azzerra, l'impianto puo' continuare a funzionare usando
otto ore i di piu' di autonomia usando il calore
catturato, perche' e' a regime, e quindi ha tutta
l'energia necessaria per fare funzionare gli ausiliari.
 
Il tutto senza una ordinaria necessita' di energia
elettrica dalla rete  elettrica.
 

sembrare "poca cosa".
 
Sono d'accordo in linea di principio (ripeto spesso una storia
simile a quella di Smith, che non conoscevo).
 
Ma aggiungerei che prima di ritagliare, ogni volta si valuti a
freddo quanto renderà il ritaglio, e quanto costerà. Perché ho
visto, varie volte, spendere migliaia di euro per risparmiarne
poche decine.
 
Per esempio, parlando con uno del settore, mi diceva che erano
stati sviluppate delle marmitte catalitiche che, oltre al loro
lavoro, producevano anche energia elettrica... ed anche un bel
po'. Ma a una macchina non elettrica non ne serve così tanta e
una macchina elettrica non ha la marmitta catalitica. Inoltre,
il peso aggiuntivo dell'aggeggio provoca consumi addizionali e
alla fine della fiera, facendo i conti, un trabagài che merita
il titolo di "recupera energia gratis"... non conviene.
 
Leonardo
-- 
 
"You all presumably know why" :-) :-(

On 08/09/18 05:28, Roberto Deboni DMIsr wrote:
 
...snip...

Vediamo di mostrare perche' il fotovoltaico e' di colpo diventato
interessante in una centrale termoelettrica a concentrazione
solare.
 
1) l'energia fotovoltaica prodotta serve in loco, e quindi
    non ci sono perdite di trasmissione
 
2) l'energia fotovoltaica serve sul momento, quindi non ci
    sono perdite (e costi) per l'accumulo
 
3) l'energia fotovoltaica serve direttamente alla centrale,
    durante un orario in cui certamente non si hanno i
    prezzi minimi di mercato dell'energia dalla rete, quindi
    nel calcolo del costo dell'energia fotovoltaica si puo'
    fare a meno di considerare il ritorno dell'investimento,
    perche' e' compensato dall'evitare di pagare la rendita
    a qualcuno altro, a chi fornisce l'energia elettrica
    dalla rete
 
4) ne viene fuori un calcolo estremamente semplificato,
    eppure non per questo "campato" per area. Ecco il
    banale calcolo per ogni kW(p).
 
    Produzione minima nominale: 1'000 kW*h/kW(p) per anno
    Produzione totale in 25 anni: 25'000 kW*h/kW(p)
    Costo 1 kW(p) chiavi in mano:  1'000 euro
    Costo energia risultante:   1'000/25'000 = 0,04/kW*h
 
Da una parte si potrebbe obbiettare che mancano i costi di
gestione (pulizia periodica, manutenzione ordinaria e
straordinaria, etc.). Dall'altra parte si puo' obbiettare
che dove si costruiscono le TCS (sicuramente per la prima
ondata di centrali) sono zone con una insolazione buona,
che rende sicuramente ben piu' di 1'000 kW*h/anno per kW(p).
 
L'importante e' invece avere mostrato che sulla base di
un prezzo chiavi in mano (moduli piu' installazione) di
1'000 euro/kW(p), si puo' avere elettricita' per uso
interno alla centrale ad un costo intorno ai 4 centesimi
al kW*h, un prezzo competitivo con quello del mercato
dell'elettricita' della rete nazionale
 
Ripeto: niente perdite di trasmissione (utilizzo in
loco) niente questioni e costi di dispacciamento
(si usa l'elettricita' subito) ed un costo di 1'000
euro per kW picco di potenza installata. Questo rende
il fotovoltaico piu' conveniente dell'acquistare
l'elettricita' per i servizi ausiliari, durante le
fasi di avviamento e di crescendo della cattura della
radiazione solare, dalla rete elettrica. Inoltre
si rende la centrale TCS autosufficiente, in grado
di avviarsi anche completamente isolata dalla
rete elettrica. Quindi maggiore affidabilita'.
 

 
 
Non c'entra il catalitico, recuperano il calore dei gas di scarico del 
motore alternativo indirizzandolo in un ciclo a vapore (Rankine).
 
Viene usato sulle navi (vedi Maersk), sulle auto mi pare che qualche 
costruttore tedesco abbia sperimentato qualcosa, ma credo che 
saggiamente abbiano desistito, le complicazione non vale il guadagno

 non vale il guadagno
 
Al contrario, vale eccome. Tanto piu' oggi, che la
benzina costa quello che costa. Anzi, no, tanto
piu' che oggi e' impellente frenare le emissioni
di CO2. Per quanto poco, ogni goccia vale.
 
In ogni caso, lei mi pare male informato.
 
E' notorio che i moderni motori a combustione interna
(diesel e benzina) perdono la maggioranza dell'energia
in calore di scarto (solo in parte recuperato d'inverno
per riscaldare l'abitacolo - il che spiega una ragione
del perche' la BMW ha perso interesse).
 
L'idea, da sempre, e' quella di riutilizzare questo
calore di scarto, con un convenzionale ciclo Rankine,
per convertirne ulteriormente in energia meccanica.
 
Per varie ragioni (ad esempio l'efficienza di Carnot),
questi cicli secondari Rankine vantano basse efficienze,
intorno al 10%, il che significa pochi punti percentuali
della energia totale in gioco e' convertita in meccanica.
Almeno senza modificare il ciclo del motore originale.
 
Il tutto complicato dal fatto che il calore di
scarto e disperso in varie fasi. Per esempio, nei
moderni motori diesel per autotreni, in regime
ottimale con il 42% di efficienza motore, il 15%
dell'energia finisce nel tubo di scappamento,
11% nello scarico del turbocompressore, ed un
altro 11% se ne va dal radiatore del compressore.
Cioe' non c'e' modo di pescare il 58% che sfugge
tutto insieme. Ne segue che, nell'esempio, ci
vogliono tre sistemi diversi ed nel caso citato,
un 21% e' perso senza speranza di cattura (salvo
riscaldare l'abitacolo ...). In ogni caso quel
21% si trova 100 Celsius, scarsamente fruibile.
Interessante e' invece l'11% scaricato dal sistema
di ricircolazione dei gas esausti, che si trova
a 470 Celsius. Anche il 15% che esce dallo scappamento
e' interessante, essendo a 250 Celsius. Infine abbiamo
l'11% dal raffreddamento dell'aria nel compressore,
che si trova 200 Celsius.
 
Poi c'e' la questione di cosa facciamo dell'energia
meccanica. Possiamo mandarla (con riduttori)
direttamente sull'albero motore, ad aggiungersi
a quella primaria. Oppure possiamo fare girare
dei generatori elettrici.
 
Sugli aerei, ad esempio, si preferisce l'utilizzo
diretto dell'energia meccanica, e cosi' anche sui
motori pesanti, con un recupero dal 3% al 5%
dell'energia. Ma per motori operanti a regimi
variabili, la soluzione causa problemi ai bassi
carichi, aumentando i consumi.
 
Poi c'e' la questione se usare un ciclo Brayton,
un ciclo Rankine o anche l'effetto Seebeck.
 
Il ciclo Rankine e' gia' molto usato, ad esempio
nel settore marittimo, ci sono anche prodotti
commerciali da "aggiungere" ai motori esistenti,
come il kit Opcon, oggi in mano alla cinese Fujian.
Si tratta del Opcon Powerbox, basata su una
turbina sviluppata dalla Svenska Rotor Maskiner.
La famosa Wärtsila e la bresciana Turboden (non
piu' italiana) stanno sviluppando un sistema simile
che promette su una nave cargo convenzionale di
fare risparmiare fino al 12% del combustibile..
 
E qui si tocca l'argomento "fluidi". L'Opcon non usa
acqua/vapore acqueo, ma un liquido organico con piu'
bassa temperatura di ebollizione (ciclo Rankine
organico, ORC).
 
La soluzione BMW puntava in quella direzione, che ancora
non e' usata su strada, neanche sui grossi veicoli merci.
 
Eppure studi fatti in materia (non dalla BMW, ma prima),
hanno provato risparmi fattibili tra il 3% ed il 6%.
 
Le citate BMW ed Honda hanno affermato risparmi
fino al 10%: "la complicazione non vale il guadagno" ?
 
Leggere:
 
Freymann, R., Ringler, J., Seifert, M. and Horst, T.,
'The Second Generation Turbosteamer', MTZ Worldwide
73(2):18-23, 2012
 
Endo, T., Kawajiri, S., Kojima, Y., Takahashi, T. and
Shinohara, M., “Study on Maximizing Exergy in Automotive
Engines”, SAE Technical Paper 2007-01-0257,
2007
 
La soluzione BMW pesa meno di 15 kg, quindi non ci sono
ragioni di carico per respingere la soluzione e ci
sta nello spazio che oggi e' occupato dalle
batterie delle auto elettriche (sotto il pianale).
 
 
La ragione del mio interesse e' che se la BMW o
altro produttore di auto di massa, mettesse in
commercio tali sistemi, avremo una produzione in
massa di un kit che puo' agevolmente usato per
convertire il calore catturato con specchi solari
in energia elettrica per piccoli impianti, giu'
fino alla taglia domestica. Ed una tale produzione
di massa ridurebbe i costi (come oggi costa il
compressore di un frigorifero) con potenziale
insidia per il mercato fotovoltaico.
 
Ecco un dato per chi vuole rifletterci sopra:
la turbina bi-stadio sviluppata dalla BMW, con
generatore elettrico solidale incorporato,
misura 10x10x15 cm, pesa 2 kg ed eroga 2 kW.
 
Lettura: il gia' citato Freymann, R., et al.
The second generation turbosteamer.
 

fino al 10%: "la complicazione non vale il guadagno" ?
 
Dipende da quanto costa la complicazione in termini di progettazione,
installazione, post-vendita, effetti secondari (peso o magari perdita
di Cx e quindi maggiori consumi) e manutenzione.
 
C'è sicuramente sia la complicazione che vale il guadagno, sia quella
che non lo vale.


 che non lo vale.
 
A leggere le ricerche industriali in corso ed il successo anche di
un prodotto aggiunto a posteriori (quindi in fase ancora piu'
penalizzante), acquisito per questo dai cinesi, pare che li
vale. Il settore dove si e' fermi e' solo quello dei veicoli
personali (le auto).
 
Credo che il problema sia l'auto elettrica: in questo momento
qualsiasi investimento che aumenti marginalmente l'efficienza
e' messa in questione dalla scomparsa plausibile in certe fasce
di mercato, dei motori a combustione interna.
 

di mercato, dei motori a combustione interna.
 
Questo è probabilmente il fattore più critico, sì. Molto giusto.


del prezzo del purè in fiocchi :-D
 
Ce lo racconti? O puoi darci qualche link?
Grazie!
-- 
      Fabio Reghellin
promotoref...@libero.it
 

 del prezzo del purè in fiocchi :-D
 
Problemi con la forma o la presenza di difetti ?
 
Ed hanno tolto l'embargo UE contro le patate polacche ?
 


Boh? Se c'è un embargo, è possibile che io abbia capito male o me l'abbiano
riferito male.
 
Il succo della storia è questo: il solito fornitore di patate per $BIG_FIRM
non ce la fa a fornire abbastanza patate. E quindi dopo vario almanaccare è
stato deciso di servirsi di un fornitore in un altro Paese meno colpito dal
trend climatico. Giurerei di aver sentito "Polonia", ma la nazione conta il
giusto.
 
Quello che conta è che le patate sono leggermente diverse, forse la pasta o
che ne so. Fatto si è che hanno dovuto modificare la "ricetta" per il purè,
perché continuasse ad avere lo stesso colore/sapore/consistenza.
 
Quindi, per legge, devono ristampare le confezioni con (per es.) i nuovi, e
leggermente diversi, ingredienti e valori nutrizionali.
 
Anche il processo produttivo ha richiesto alcuni aggiustamenti.
 
E alla fine della fiera, sebbene le nuove patate, come patate, costino meno
delle precedenti che --> mi pare <-- fossero tedesche, una volta arrivati a
una confezione del prodotto finito, questa costerà tipo due centesimi o tre
in più, anziché in meno.
 
Per l'appunto giusto ieri è comparso anche questo articolo che descrive più
o meno lo stesso problema a monte (il motivo per cui c'è patatopenia):
 
 
https://www.ilpost.it/2018/09/23/belgio-patatine-piu-corte-siccita/
 



 
(a parte quello fantascientifico del risucchio dell'alta atmosfera)
 
ci sarebbe chi negherebbe che il clima sia cambiato.
 

O il cambiamento della ricetta richiede addittivi piu' costosi ?
 
Credo cambino gli additivi ma non così tanto da influenzare... solo per l'anno
del cambiamento, c'è da ritarare vari pezzi di impianti.
 
E poi se hai sfiga (NON è stato questo il caso), magari ti cambia la viscosità
di una delle fasi del processo e (in quella sola fase) devi cambiare magari la
macchina impastatrice.
 
E' un mondo in cui sono entrato da poco, e mi sto ancora guardando intorno con
lo sguardo pieno di stelle :-D :-D :-D
