Il Solare Termodinamico Italiano di V. Brignoli - Le tecnologie delle parabole lineari (parabolic trough)

Gli impianti a parabole lineari sono costituiti da un grande campo solare formato da una serie ordinata di loop di collettori parabolici lineari collegati a pettine alle tubazioni principali del fluido termovettore. Il fluido “freddo” portato dalla tubazione principale di mandata si riscalda fluendo nei tubi ricevitori dei collettori e ritorna caldo attraverso la tubazione principale di ritorno. Le tubazioni principali sono divise in più rami in modo che nel complesso i collettori realizzino un campo di forma regolare diviso in sottocampi, al centro dei quali si trova il power block. Il fluido, tipicamente olio diatermico sintetico, riscaldato ad alta temperatura, produce vapore in un sistema di generazione di vapore; quest’ultimo viene poi inviato al turboalternatore secondo lo schema della produzione termoelettrica convenzionale.

Gli impianti sono anche dotati di un sistema di integrazione di calore a gas, o altro combustibile, che integra o sostituisce la radiazione solare quando non è sufficiente a sostenere il ciclo termodinamico. Per questa ragione questo tipo di impianti vengono denominati ibridi; la presenza dell’integrazione con energia fossile permette di valorizzare al massimo l’energia solare raccolta. In alternativa, o in aggiunta, gli impianti possono essere dotati di un sistema di accumulo termico che permette all’impianto di funzionare anche in assenza di energia solare.

La tecnologia delle parabole lineari ha conosciuto il successo tecnologico e commerciale durante gli anni '80 in California, con la costruzione di 9 impianti via via più grandi e performanti; le realizzazioni della LUZ, denominate convenzionalmente SEGS – Solar Electricity Generation System – hanno costituito per lungo tempo lo standard di riferimento per questo concept.

Le esperienze di esercizio di questi impianti e le attività di ricerca industriale hanno portato in 25 anni ad un notevole miglioramento nei materiali nella componentistica, nel controllo di impianto e nei processi di fabbricazione. La costruzione dei nuovi impianti in Nevada, Spagna e in Nord Africa ha avviato una nuova fase di sviluppo di questo concept con la moltiplicazione degli attori industriali e l’avvio della produzione in grande serie dei componenti.

Sono attualmente in corso anche due importanti sperimentazioni: l'impiego dei sali fusi come fluido termovettore e la generazione del vapore direttamente nel campo solare; entrambe in caso di successo potrebbero fornire un impulso decisivo alla diffusione del ST a livello mondiale. Altre ricerche proseguono sui componenti chiave come, ad esempio, le tubazioni terminali flessibili (flexible hoses) e i materiali riflettenti alternativi al vetro.

I campi solari degli impianti a parabole lineari sono costituiti da una schiera di loop di collettori collegati alle tubazioni principali di mandata e ritorno del fluido termovettore. Di regola i loop sono costituti da 4 (come in figura) o 6, 8 collettori.

Il sito di Kramer Junction con 5 impianti da 30 MWe ciascuno è uno dei siti di produzione elettrica da fonte solare più grande del mondo. Gli impianti sono stati realizzati progressivamente dal 1987 al 1989 e presentano caratteristiche via via migliorative. Fino a metà degli anni ’90 la maggior parte dell’energia elettrica di origine solare prodotta nel mondo proveniva dagli impianti SEGS in California.

Il collettore tipo LS1 del primo impianto SEGS I della Luz International da 13,8 MW realizzato a Barstow nel 1985. L’impianto disponeva anche di un sistema di accumulo termico a due serbatoi a olio diatermico a livello variabile e da un heater per il riscaldamento dell’olio. Nonostante le sue prestazioni non siano confrontabili con quelle degli impianti di ultima generazione, l’impianto è tuttora in funzione; recentemente il sistema di accumulo è stato smantellato e sostituito con un boiler a gas. (fonte NREL)

Tabella riepilogativa dei dati dei 9 impianti SEGS a parabole lineari costruiti in California negli anni ’80. Si nota come le caratteristiche degli impianti siano andate progressivamente migliorando. Gli impianti da 80 MWe costruiti ad Harper Lake sono tuttora i più grandi impianti solari termodinamici del mondo.

Schema originale del campo di Andasol I, organizzato in 4 sottocampi con loop da 4 collettori da 145 m l’uno, dispone di un grande sistema di storage a sali fusi a due serbatoi a livello variabile. Andasol I e le sue versioni successive, in esercizio o in costruzione in diversi siti in Spagna, costituisce il nuovo riferimento per il concept degli impianti a parabole lineari. (fonte Geyer, SolarPACES 2002)

Modelli di collettori per impianti a parabole lineari

I tubi ricevitori per le parabole lineari

Evoluzione della tecnologia

Pagina aggiornata il 19 giugno 2010, visitata

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