I sistemi dish – Stirling sono generatori solari termoelettrici di piccole dimensioni. In questi sistemi un paraboloide di alcuni metri di diametro concentra la radiazione sul ricevitore di un motore Stirling di alcuni kW, in grado di azionare un alternatore collegato direttamente alla rete elettrica.

Sono in grado di funzionare in modo completamente automatico: si accendono al mattino, inseguono il Sole nel suo modo diurno e ritornano in posizione di alba a fine giornata, restando in condizioni di attesa durante la notte.

Hanno rendimenti di conversione energia solare -elettrica dell’ordine del 20% medio giornaliero con punte del 25% e oltre.

I sistemi dish - Stirling sono destinati a funzionare o isolati, senza sorveglianza continua, oppure in cluster o solar farm da centinaia o migliaia di esemplari

L’elevata efficienza di conversione, la facilità di installazione e la possibilità di riduzione dei costi con la produzione in grande serie, rendono questi sistemi applicabili alla generazione distribuita ed in prospettiva competitivi anche con i grandi impianti solari termodinamici.

ADVANCOs Vanguard 1

Il sistema dish - Stirling ADVANCO Vanguard realizzato nel 1984 ha raggiunto il rendimento record di conversione tra energia solare e energia elettrica del 29 % . Montava il motore Stirling USAB 4-95, Mark II Kinematic (fonte SunLab database).

L’evoluzione dei sistemi dish - Stirling

I primi esemplari sono stati realizzati verso la metà degli anni '80 con risultati molto promettenti soprattutto per quanto riguarda il rendimento di conversione. Nel corso degli anni sono stati sperimentati sistemi molto diversi per tipologia di struttura, taglie e motori, soprattutto negli Stati Uniti. In generale si è registrato un progressivo miglioramento della affidabilità dei sistemi con la riduzione degli interventi di controllo e manutenzione.

In particolare si è assistito alla moltiplicazione della costruzione dei concentratori, che oggi sono realizzabili con una certa facilità, mentre per quanto riguarda i motori non si sono avute novità equivalenti, eccettuato il motore prodotto dalla Infinia Cor p e quello prodotto dalla Microgen, quest'ultimo realizzato per il settore della cogenerazione domestica e in sperimentazione anche con i sistemi dish.

Va anche notato tuttavia che il sistema dish - Stirling non ha ricevuto lo stesso sostegno pubblico di cui hanno beneficiato gli altri sistemi; il finanziamento a spot di diversi progetti ha favorito una competizione tra modelli alternativi per tempi successivi, piuttosto che l’affinazione di esperienze su un unico sistema di riferimento. Ciò ha determinato una progressione non costante delle esperienze e una certa dispersione degli sforzi.

Questo approccio è risultato particolarmente penalizzante per l’UE, dove sono state sviluppate tre diverse generazioni di dish – Stirling basate tutte sullo stesso motore, senza che fosse tuttavia garantita quella continuità delle esperienze, che è invece necessaria per l’affinamento di sistemi che devono operare per molte migliaia di ore. La conseguenza di questa discontinuità è l’attuale vuoto di iniziative in ambito europeo a cui fa da sponda la mancanza di incentivazioni specifiche per questo concept, nelle legislazioni in vigore nei paesi mediterranei.

Attualmente gli unici due attori attivi nel settore sono statunitensi; a riprova delle potenzialità della tecnologia, hanno avviato la costruzione di due impianti sperimentali con potenza dell’ordine del MW, fatto che costituisce una novità assoluta per questo settore.

La tecnologia dei dish - Stirling prevede diverse varianti nella realizzazione dei concentratori, dei sostegni e dei motori Stirling. In particolare sono stati sperimentati concentratori di diversa forma e con varie superfici riflettenti: a settori circolari, a tales, a facettes, a superficie continua, a membrana deformata.

Per quanto riguarda la struttura di sostegno, la tipologia più sperimentata è quella detta a pilone centrale che presenta notevoli vantaggi in fase di installazione; altre tipologie prevedono il cosiddetto montaggio equatoriale e quello altazimutale che prevede una struttura a giostra, tipica dei telescopi.

Le potenze dei motori sperimentati variano da 1 a 25 kWe mentre il fluido di lavoro impiegato nei motori Stirling è generalmente idrogeno anche se fino a pochi anni fa era molto usato anche l’elio.

McDon_Douglass

Il sistema McDouglass con motore Stirling USAB da 25 kWe è stato sperimentato dal 1987 a Daggett in California. Nel corso degli anni questo sistema ha subito diverse modifiche ed è stato acquisito dalla SES – Stirling Energy System. Costituisce tuttora il sistema di riferimento per il concept dish – Stirling. (fonte SunLab database)

Sandia National Laboratories SOLO WG 1999

Il sistema WG - SOLO sperimentato ad Albuquerque nel 1999 da 10 kWe. Il concentratore è realizzato mediante una serie di segmenti identici montati a raggiera. Rispetto al sistema SES a tales, limita a 2 il numero dei diversi tipi di specchi necessari a formare il paraboloide. Il motore SOLO V161 è stato modificato per utilizzare idrogeno come gas di lavoro. (fonte SunLab database)

Il sistema Cummins - SOLO realizzato in Arizona nel 1999 da 10 kWe. Il concentratore è realizzato mediante una serie di dischi a membrana a focale variabile detti stretch facettes. Il montaggio del disco e la sua movimentazione è di tipo polare. Il motore SOLO V161 utilizzato per questa sperimentazione era prodotto dalla Solo Kleinmotoren nei pressi di STOCCARDA ed è uno dei motori Stirling più sperimentati al mondo. (fonte SunLab database)

Il sistema Distal I sperimentato alla PSA di Almeria dal 1992 era costituito da un concentratore a stretched membrane unico del diametro di 7,5m. La membrana costituita da una lamiera sottile preformata era mantenuta in posizione da una leggera depressione creata nella struttura a tamburo. Montaggio e movimentazione del disco erano di tipo polari. Il sistema montava il motore V160 da 9 kWe a elio. - (fonte CIEMAT - PSA)

EuroDishPSAF37A~1

Due esemplari del generatore solare EuroDish costruiti alla PSA di Almeria nel 1999 da 10 kWe ciascuno. Il concentratore è realizzato mediante una serie di settori in fibra di vetro sui quali sono incollate tales di specchio sottile. La particolarità di questo sistema consiste nella struttura di sostegno di tipo “a giostra” tipica dei telescopi. Anche questi sistemi montano il motore SOLO 161 a elio. Il generatore EuroDish installato presso RSE a Milano è il quarto di questa serie. (fonte CIEMAT PSA)

SES Sandia 25 kW Aug 05 e

I nuovi 6 dischi SES installati al Sandia Lab di Albuquerque dal 2005. Montano il motore SES derivato dal USAB revisionato. Nel 2008, con uno di questi generatori è stato raggiunto il nuovo record di conversione energia solare – energia elettrica del 31%. Nello stesso anno la NTR di Dublino ha acquistato da SES i diritti di questo generatore rinominandolo Suncatcher. ( fonte SANDIA Lab.)

Nel 2007 Abengoa Solar ha posto in servizio 7 nuovi generatori da 10 kWe presso il sito di Sanlucar La Mayor a ridosso dell’impianto PS10. I dischi presentano un concentratore nuovo, a pilone centrale, simile a quello dei dischi SES ma adatto al motore SOLO V161. (fonte Abengoa Solar)

Il sistema Distal II sperimentato alla PSA di Almeria dal 1996 era costituito da un concentratore a stretched membrane unico del diametro di 8,5m. Con questo sistema venne introdotta per la prima la movimentazione altazimutale su giostra. Il sistema montava il motore V161 da 10 kWe a elio, versione migliorata del motore V160, sviluppato anche nella versione per cogenerazione a gas naturale. - (fonte CIEMAT - PSA)

Installazione nel 2000 di due dischi SES in collaborazione con la Boeing ad Huntington Beach California dotati dei motori da 25 KW. La SES ha realizzato altre installazioni di questo tipo tra cui quella nell’università di Las Vegas.

Il generatore EnviroDish realizzato nel 2006 presso la sede della fornace Solare di Odeillo. Questo generatore costituisce la versione migliorata del sistema EuroDish. Realizzato con il contributo del BMU tedesco, è stato costruito in tre esemplari. Il motore SOLO V161 utilizza idrogeno invece di elio. Il rendimento massimo di questi generatori è risultato del 24%. ( fonte CNRS)

Il sistema Infinia, commercializzato dal 2008, costituisce una novità assoluta nel concept dish – Stirling. Utilizza un motore di concezione originale a pistone libero della potenza nominale di 3 kWe che dovrebbe superare il problema della perdita del gas e funzionare per migliaia di ore senza manutenzione. La connessione alla rete elettrica avviene tramite inverter per cui è facilmente adattabile sia al mercato americano che al resto del mondo. L’efficienza massima dichiarata è del 24%. A fine 2010 risultavano installati nel mondo un centinaio di questo tipo di sistemi. (fonte Infinia)

Nuove installazioni con i generatori dish – Stirling

Maricopa Solar Plant

A gennaio 2010 Tessera ha inaugurato l’impianto Maricopa Solar Plant nei pressi di Peoria in Arizona, da 1,5 MWe, costituito da 60 dischi SES tipo Suncatcher dalla potenza individuale di 25 kWe. Si tratta della più grande installazione di dish – Stirling mai realizzata e si configura come una vera a propria solar farm. I dischi impiegati presentano alcune differenze rispetto ai sistemi SES: il concentratore è realizzato per settori a simmetria circolare e il motore presenta una nuova copertura finalizzata a ridurre il rumore. Secondo Tessera l’impianto dovrebbe essere il primo di una serie di 4 da realizzarsi sia in Arizona che in Texas ciascuno con potenza superiore a 10 MWe.

Renovalia – Villarobledo

Nel corso del 2009 Renovalia ha avviato l’installazione di un impianto della potenza dichiarata da 1 MWe con generatore dish – Stirling Infinia da 3 kWe. L’impianto è localizzato nei pressi di Villarobledo in Spagna a 700 m s.l.m. e 39 ° lat. N nella regione della Mancia.

Ha inoltre presentato domanda di installazione in Spagna di 7 impianti per un totale di 70 MWe tutti collocati nella area di Ciudad Real e che dovrebbero progressivamente entrare in funzione tra il 2012 e il 2013. Ogni impianto da 10 MWe dovrebbe includerebbe oltre 3300 dish.

PowerPlay Solar – GH Dairy

Nel corso del 2010 PowerPlay Solar ha installato a Yuma in Arizona un cluster di 30 dish – Stirling Infinia Powerdish da 3,2 kWe. L’impianto è realizzato a servizio delle strutture di produzione della GH Dairy, una della principali aziende USA di produzione di latte. Secondo i proponenti i motori, realizzati con il concorso della Tier 1, nota azienda americana fornitrice di componentistica per motori auto, dovrebbero avere un vita operativa di 25 anni.

L’impianto di Tessera Solar a Peoria in Ariziona – (fonte Tessera)

L’impianto da 1 MWe realizzato nei pressi di Villarobledo vicino ad Albacete (E) a gennaio 2010, in esercizio dopo una nevicata. – (foto Powerplay solar www.flickr.com)

L’impianto da 1 MWe realizzato nei pressi della GH Dairy a Yuma in Arizona nel corso del 2010, in esercizio. – (foto www.powerplaysolar.com/sarah-farms.html )

Pagina aggiornata il 2 marzo 2012, visitata

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