Il sistema a torre centrale è costituto da un campo di eliostati che riflettono e concentrano la radiazione solare su un ricevitore posto alla sommità di una torre.

Nel ricevitore fluisce un fluido che riscaldandosi ad alta temperatura è in grado di produrre energia o di immagazzinarla sotto forma di calore.

Se il fluido è acqua si ha produzione di vapore ad alta pressione direttamente nel ricevitore, con successiva espansione in turbina. Nel caso in cui nel ricevitore circoli un fluido intermedio, come aria o sali fusi, il vapore viene prodotto in un generatore di vapore nel power block dell’impianto.

L’impianto PS10 in esercizio dal 2007

I primi impianti a Torre Centrale

I ricevitori solari per gli impianti a Torre Centrale

Gli eliostati per gli impianti a Torre Centrale

I nuovi impianti a Torre Centrale

Dati tipici di un impianto a Torre Centrale

Occupazione di terreno tipica ( a 37° di latitudine)

2 ettari per Megawatt (20000 m²/MWe)

superficie eliostati: 1/3 del terreno

Criteri di progetto del campo eliostati

Al crescere delle dimensioni cambia la distribuzione degli eliostati, da ventaglio a campo circolare;

la distanza tra le file deve aumentare con il raggio per limitare gli effetti di ombra e di blocking alle basse elevazioni del Sole; l’ottimizzazione della disposizione si effettua mediante modelli di tracing

Efficienza del campo solare:

disponibilità funzionamento eliostati (0.95 – 0.98)

riflettività media (0.85 – 0.94)

L’efficienza ottica del campo solare viene ridotta dai fattori di:

Shadowing ( proiezione dell’ombra di un eliostato su quello posteriore)

Blocking ( intercettazione della radiazione riflessa da un eliostato da quello anteriore)

Spillage ( frazione di radiazione riflessa da un eliostato che esce dal bersaglio del ricevitore)

Elementi di base per il dimensionamento di un impianto:

a) Potenza nominale elettrica (capacity)

b) Andamento energia solare annuale

c) Estensione del campo solare e lay out

d) Storage termico, multiplo solare

e) Efficienza del campo solare e del ricevitore

f) Altezza torre

Multiplo solare: rapporto tra la massima potenza termica assorbibile dal ricevitore e quella del ciclo termico che alimenta la turbina, esprime il grado di sovradimensionamento del campo solare rispetto a quello del ciclo termico e indirettamente il livello di storage termico possibile.

Dimensione degli impianti.

La dimensione degli impianti solari a Torre Centrale è limitata dalla possibilità materiale di mantenere puntati gli eliostati con la precisione necessaria in presenza di vento all’aumentare della distanza dal ricevitore. Attualmente il raggio limite di un campo eliostati è stimato nell’ordine dei 1000 metri a cui corrisponde una torre dall’altezza di 200 – 250 m. La potenza nominale limite per questo tipo di impianti è valutata in 50 - 100 MWe. Recentemente sono stati proposti impianti detti multitower costituiti da più torri, ciascuna con il proprio campo eliostati, che inviano il fluido termovettore ad un unico power block (Progetti eSolar Lancaster e Progetto Ivanpah). In questo modo i limiti attuali alla dimensione degli impianti a torre potrebbero essere superati.

Pagina aggiornata il 8 maggio 2010, visitata

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