Il solare termodinamico a concentrazione La nuova frontiera dei sali

Il solare termodinamico a concentrazione
La nuova frontiera dei sali fusi
Concentrated Solar Power (CSP)
The new frontier of molten salts
2016 Edition
1
2
Sommario
Summary
Introduzione .................................................................................
Introduction .................................................................................
5
5
La tecnologia del solare a concentrazione a sali fusi con specchi
parabolici lineari ..........................................................................
CSP parabolic trough molten salt technology ............................
8
9
Impianti termodinamici a sali fusi ed olio a confronto ..................... 10
Comparison between CSP molten salts and oil plants ................... 10
La tecnologia dei tubi ricevitori di ASE ...................................... 12
ASE solar receiver tubes technology .......................................... 12
Caratteristiche del tubo ricevitore ASE ........................................ 14
Features of ASE receiver tube ................................................... 15
Portafoglio prodotti ASE ............................................................... 16
ASE Product portfolio .................................................................. 16
HCEMS: Tubo ricevitore solare per SALI FUSI ............................. 17
HCEMS: MOLTEN SALT Solar Receiver Tube ............................ 17
HCEOI PLUS: Tubo ricevitore solare per OLIO ............................ 18
HCEOI PLUS: OIL Solar Receiver Tube ........................................ 18
HCESHS: Tubo ricevitore solare per VAPORE SURRISCALDATO 19
HCESHS: OVERHEATED STEAM Solar Receiver Tube ............... 19
Impianto solare sperimentale ASE ............................................... 20
ASE Solar Demo plant ................................................................... 21
Licenza ENEA
Licensed by ENEA
Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo
economico sostenibile.
Italian National Agency for New Technologies, Energy and Sustainable
Economic Development.
ASE è socio di:
ASE is a member of:
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4
Introduzione
Introduction
Le tematiche ambientali assumono un ruolo determinante per il nostro futuro. Infatti, come emerso anche nel COP 21 di Parigi sul tema dei cambiamenti climatici, è necessario che gli Stati adottino con urgenza politiche energetiche differenti
rispetto al passato, implementando modelli di sviluppo economico sostenibile in
modo da garantire alle generazioni future almeno le attuali condizioni ambientali
del Pianeta. Ogni evoluzione tecnologica nella produzione di energia da fonti rinnovabili e nell’efficienza energetica verso soluzioni che riducano l’impatto
sull’ambiente, hanno perciò fondamentale importanza.
Molto si sta facendo anche in Italia, dove operano imprese industriali e centri di
ricerca, come ENEA, che hanno creato una vera filiera tutta italiana nel campo
dell’energia solare termodinamica.
Archimede Solar Energy (ASE), una società del Gruppo Angelantoni Industrie, è
tra i leader mondiali nella produzione di tubi ricevitori per centrali solari termodinamiche a collettori parabolici lineari o con riflettori Fresnel.
I ricevitori solari sviluppati e prodotti da ASE, su licenza ENEA, sono progettati
per operare fino a 550°C con diversi tipi di fluido termovettore, impiegati per il
funzionamento delle grandi centrali solari termodinamiche: dalle centrali tradizionali ad olio diatermico, a quelle più innovative che utilizzano sali fusi o vapore
surriscaldato (DSG - Direct Steam Generation).
ASE ha acquisito una indiscussa e riconosciuta leadership internazionale nella
produzione di tubi ricevitori ad alta temperatura (impiego di sali fusi).
Environmental issues continue to remain determinant for our future. In fact as
underlined also during COP 21 in Paris on the climatic change , it is necessary
that the Nations adopt urgently different energetic politics compared to the past,
improving models of sustainable economic development in order to ensure that
the future generations have at least a Planet with the same environmental conditions of today.
Any technological evolution in the production of energy from the renewable
sources and in the energetic efficiency towards solutions reducing the impact on
the environment have therefore fundamental importance.
Italy has taken a leading role in this field. Industrial firms and research centres,
such as ENEA, have created a fully integrated Italian supply chain in the solar
thermodynamic energy sector. Archimede Solar Energy (ASE), a subsidiary of
Angelantoni Industrie Group, is a world leader in the production of solar receiver tubes for thermodynamic solar plants with parabolic troughs or with Fresnel
reflectors.
Solar receivers tubes developed and produced by ASE, under ENEA’s license,
are designed to operate up to 550° C with different types of heat transfer fluid
used for the big solar thermodynamic plants; both for the traditional diathermic
oil plants and for the more innovative plants using molten salts or overheated
steam ( DSG - Direct Steam Generation).
ASE achieved an absolute and well known international leadership in the production of high temperature receiver tubes (molten salts).
5
6
7
La tecnologia del solare a concentrazione a sali fusi con specchi parabolici linearei | CSP parabolic trough molten salt technology
La tecnologia del solare
a concentrazione a sali fusi
con specchi parabolici lineari
La tecnologia del solare termodinamico permette
e programmabile utilizzando l’accumulo termico.
di convertire la radiazione solare in energia termica
E’ possibile inoltre recuperare i cascami di calore
attraverso un concentratore parabolico lineare co-
per produrre, ad esempio, acqua dolce dal mare o
stituito da superfici riflettenti che seguono il moto
energia frigorifera (solar cooling).
apparente del sole, in grado di focalizzare i raggi
In generale nel tubo ricevitore scorre un fluido
solari su di un tubo ricevitore posto nella sua linea
termovettore di varia natura, in grado di raggiun-
focale (analogamente avviene con riflettori lineari
ge temperature di alcune centinaia di gradi. Nelle
Fresnel).
centrali attualmente in esercizio si impiegano oli
Una peculiare caratteristica di questa tecnologia,
minerali o sintetici con temperature di esercizio
che la distingue e la rende vantaggiosa rispetto
fino a 400°C o anche acqua pressurizzata; ma la
agli altri sistemi di produzione da fonti rinnovabili,
più recente ed evoluta tecnologia utilizza una mi-
è la possibilità di modulare l’erogazione di ener-
scela costituita da nitrati di sodio e di potassio (sali
gia elettrica (dispacciabilità) in base alle esigenze
fusi), non inquinante, economica e disponibile in
dell’utenza.
grandi quantità in grado di raggiungere la tempe-
Infatti, per consentire una distribuzione di energia
ratura di 550 °C.
continuativa o a richiesta, con questa tecnologia è
La scelta di utilizzare sali fusi per trasportare ed
possibile accumulare in serbatoi di stoccaggio l’e-
immagazzinare il calore, invece dell’olio, consente
nergia termica prodotta; la centrale è così in grado
di lavorare a temperature più alte, di migliorare il
di funzionare anche in mancanza di luce diretta,
rendimento in turbina e semplificare la configura-
con cielo nuvoloso e nelle ore notturne. L’energia
zione dell’impianto.
termica raccolta è trasformata in energia elettrica
Inoltre i sali non sono inquinanti né infiammabili
mediante turbogeneratori a ciclo Rankine.
come l’olio ad alta temperatura.
Perciò a differenza del solare fotovoltaico, come
pure dell’energia eolica, il solare termodinamico
8
può produrre energia elettrica in modo continuo
La tecnologia del solare a concentrazione a sali fusi con specchi parabolici linearei | CSP parabolic trough molten salt technology
CSP parabolic trough
molten salt technology
CSP technology makes it possible to convert solar
stantly and plan the production using the thermal
radiation into thermal energy through linear para-
storage.
bolic troughs made of reflecting surfaces following
It is also possible to recover the heat to produce,
the apparent sun motion and designed to concen-
for example, desalinated water from the sea or co-
trate the sun rays on a receiver tube located in its
oling energy (solar cooling).
focal point (the same principle is used for the Fre-
Generally speaking different heat transfer fluids
snel linear reflectors).
flow inside the receiver tubes, capable to reach
A specific and distinguishing feature of this techno-
some hundreds degrees.
logy, which makes it advantageous compared to
The solar plants currently in operation use mineral
other renewable energy systems, is the possibility
or synthetic oils reaching up to 400° C temperatu-
to modulate the distribution of the electric energy
res or even pressurized water.
(dispatchability), according to the users’ needs.
The most recent and advanced technology uses a
In fact In order to permit a continuous and on de-
mixture of sodium and potassium nitrates (molten
mand energy distribution, with CSP technology it
salts) non-polluting, economic, available in large
is possible to accumulate the thermal energy into
quantities that can reach 550°C temperature.
storage tanks.
The choice to use molten salts for the heat tran-
The solar plant can therefore operate even when
sport and storage, instead of the oil, makes it pos-
the direct light is missing, with cloudy sky and du-
sible to work at higher temperatures, to improve
ring the night.
the performance in the turbine and to simplify the
The thermal energy thus collected will be transfor-
plant configuration.
med into electric energy thanks to Rankine cycle
Unlike the salts are both non-polluting and not
turbo-generators.
flammable like the oil at high temperature.
Therefore differently from the solar photovoltaic
technology and the wind energy, the thermodynamic solar plants can produce electric energy con-
9
Impianti termodinamici a sali fusi ed olio a confronto | Comparison between CSP molten salts and oil plants
Impianti termodinamici a sali fusi ed olio a confronto
Comparison between CSP molten salts and oil plants
Le centrali a collettori parabolici lineari attualmen-
Currently operating parabolic trough plants use
te in esercizio impiegano come fluido termovettore
mineral or synthetic oils as heat transfer fluid that
oli minerali o sintetici che non possono raggiun-
cannot reach temperatures over 400°C.
gere temperature superiori ai 400ºC. Oltre tale
At such temperature in fact oils degrade reducing
temperatura infatti gli oli si degradano, limitando
the steam cycle efficiency.
l’efficienza del ciclo a vapore. I sali fusi (solitamen-
Molten salts (currently used in the thermal storage
te utilizzati nell’accumulo termico degli impianti ad
of the oil plants) if used as heat transfer fluid in the
olio) se impiegati anche come fluido termovettore
solar field exceed the critical limit set by the oil,
del campo solare superano la soglia critica impo-
allowing to reach 550°C.
sta dall’olio, consentendo di raggiungere 550ºC.
As a consequence we obtain not only to optimize
Ne consegue non solo una ottimizzazione dell’im-
the plant but also a cost reduction.
pianto ma anche una riduzione dei costi.
Particularly:
In particolare:
1. Higher efficiency in the thermodynamic conver-
1. Alta efficienza di conversione termodinamica
(42%-43%) grazie all’utilizzo di vapore ad alta
temperatura (535°C).
steam (535°C).
2. The 2/3 reduction of the storage tanks volume
2. La riduzione di 2/3 del volume dei serbatoi di
by exploiting the entire operating range of the
accumulo mediante lo sfruttamento dell’intero
molten salts (up to 550°C) allowing to save at
intervallo di utilizzo dei sali fusi (fino a 550°C)
least 30% of the cost of the storage system.
consentendo una risparmio di circa il 30% del
3. Elimination of the heat exchanger between the
costo del sistema di accumulo.
3. Eliminazione dello scambiatore di calore tra il
campo solare e il sistema di accumulo termico
poiché il fluido in circolazione nel campo solare
10
sion (42% - 43%) thanks to higher temperature
è lo stesso del sistema di accumulo.
solar field and the thermal storage system because the fluid circulating in the solar field is the
same used for the thermal storage.
11
La tecnologia dei tubi ricevitori di ASE | ASE solar receiver tube technology
La tecnologia dei tubi ricevitori ASE
ASE solar receiver tube technology
Nuovo stabilimento produttivo
di Massa Martana:
• Inaugurazione: 14 Settembre 2011
• Capacità produttiva: 75.000
ricevitori/anno, equivalente
a 150 MWe/anno (con possibilità
di raddoppio)
• Più di 30.000 m2 di cui 12.000 coperti
• Processo produttivo innovativo
e totalmente automatizzato
I ricevitori solari sviluppati e prodotti da Archimede
Solar receivers tubes developed and produced by
Solar Energy, hanno un coating (prodotto su licen-
Archimede Solar Energy, under ENEA’s license,
za ENEA) stabile fino a 580°C e possono utilizzare
have a coating stable up to 580° C and can use
diversi tipi di fluido: sali fusi, olio diatermico, acqua
different types of heat transfer fluid: molten salts,
pressurizzata, vapore saturo o surriscaldato (direct
diathermic oil, pressurized water, saturated or
steam generation).
overheated steam (direct steam generation).
Gli elevati standard qualitativi utilizzati per la realiz-
High quality standards used to manufacture so-
zazione dei ricevitori garantiscono le più alte per-
lar receivers ensure the highest optical and ther-
formance ottiche, termiche e di stabilità nel tempo
mal performances, as well as stability over time,
Massa Martana new manufacturing plant:
• Opening Ceremony: September 14th 2011
per un esercizio efficiente ed affidabile dell’impian-
allowing the maximum efficiency of the operating
to solare nei suoi anni di vita.
plant. With the current tubes production capacity
Con una capacità attuale di 75.000 tubi per una
of 75.000 tubes, equivalent to 150 MWe per year,
potenza equivalente di 150MWe/anno, realizza-
manufactured in the most modern production fa-
ti in uno stabilimento produttivo all’avanguardia
cility and equipped with the most updated stan-
e dotato dei più moderni ed avanzati standard
dards, ASE confirms its technological worldwide
di automazione, ASE conferma la sua leadership
leadership offering an entirely Made in Italy pro-
tecnologica mondiale con un prodotto interamente
duct.
Made in Italy.
Thanks to the experience achieved during the con-
Forte dell’esperienza acquisita nella realizzazio-
struction and management of their demo plant,
ne e gestione del proprio demo plant, ASE offre
ASE offer also consultancy and engineering ser-
anche consulenza e servizi di ingegneria ai propri
vices to their customers for the construction of
clienti per la realizzazione di centrali solari termo-
solar thermodynamic plants with parabolic troughs
dinamiche a collettori parabolici lineari che utiliz-
using molten salts as heat transfer fluid.
• Full capacity: 75.000 receivers
per year, equivalent to 150 MWe/year
(with possibility to double)
• Plant area: More than 30.000 sqm,
12.000 sqm covered
• Innovative and fully automated
manufacturing process
ASE new headquarter was selected at
2012 Venice International Architecture
Biennial Exhibition as one of the 20 best
sustainable buildings in Italy.
Design by Paolo Verducci + Studio Maryfil
Perugia - www.maryfil.it
12
zano sali fusi come fluido termovettore.
La tecnologia dei tubi ricevitori di ASE | ASE solar receiver tube technology
13
Caratteristiche del tubo ricevitore ASE | Features of ASE receiver tube
Giunzione
vetro-metallo
Glass to
metal seal
Getter Bario
Barium getter
Not Evaporable
Getter (NEG)
Tubo di acciaio inox
con coating
spettralmente selettivo
Stainless steel
absorber tube
with spectrally
selective coating
Tubo di vetro
con coating
anti-riflesso (AR)
Glass jacket with
Anti-Reflective (AR)
coating
Caratteristiche del tubo ricevitore ASE
14
I ricevitori solari ASE sono caratterizzati da un’ele-
dispersioni termiche convettive, il tubo di acciaio è
vata tecnologia realizzativa che assembla materiali
incapsulato in un tubo esterno in vetro borosilica-
eterogenei, quali vetro, acciaio e CERMET (rivesti-
to dotato di uno speciale rivestimento antiriflesso
mento nano composito spettralmente selettivo).
(licenza CIEMAT). Completa la tecnologia dell’in-
Il CERMET e la tecnologia dell’alto vuoto, massi-
volucro protettivo in vetro un trattamento idrofo-
mizzano l’assorbimento della radiazione solare e
bizzante della superficie esterna in grado di incre-
minimizzano l’emissività, garantendo un elevato
mentare la resistenza del rivestimento antiriflesso
fattore di conversione dell’energia solare in ener-
agli agenti atmosferici. All’estremità del ricevitore
gia termica.
vengono installati due soffietti metallici che hanno
Il ricevitore è composto da un tubo interno, nel
la funzione di compensare le differenti dilatazio-
quale scorre il fluido termovettore, realizzato in
ni termiche del vetro e dell’acciaio, permettendo
acciaio inox austenitico e resistente alla possibi-
il funzionamento ottimale del ricevitore una volta
le corrosione data dai diversi tipi di fluido utilizzati
installato sul collettore solare. Ogni soffietto è sal-
nell’impianto termodinamico.
dato su un lato al tubo di acciaio e sull’altro lato
La superficie esterna del tubo di acciaio è rivestita
alla camicia di vetro tramite un’innovativa e robusta
da un sottile film multistrato (CERMET) avente uno
giunzione vetro-metallo (brevetto ASE).
spessore complessivo di poche centinaia di nano-
Una serie di getters, infine, posti nell’intercapedine
metri, fabbricato su licenza ENEA.
esistente tra tubo interno di acciaio e tubo ester-
Il CERMET è composto da uno strato superiore
no di vetro, consente un funzionamento sicuro ed
con alto potere anti-riflettente nei confronti della
efficiente del ricevitore per tutta la sua vita attesa.
radiazione visibile, da uno strato intermedio ad ele-
I getters assorbono eventuali gas generati da pro-
vato coefficiente di assorbimento della radiazione
cessi di desorbimento dalle superfici metallica e
solare e da uno strato inferiore di materiale metal-
vetrata e/o di emissione da parte del particolare
lico in grado di riflettere la radiazione infrarossa.
fluido termovettore scelto (come ad esempio l’i-
Per realizzare una cavità in alto vuoto che eviti le
drogeno in caso di olio diatermico).
Caratteristiche del tubo ricevitore ASE | Features of ASE receiver tube
Intercapedine
in vuoto
Vacuum annulus
Codetta
da vuoto
Pump nipple
Identificativo
del tubo ricevitore
(numero seriale)
Serial number
identification
Not Evaporable
Getter (NEG)
Soffietto
compensatore
Thermal
expansion
bellow
Features of ASE receiver tube
ASE solar receivers are characterized by a very
completed by the hydrophobic treatment of the
high technology combining various materials, such
external glass surface, increasing the resistance of
as glass, steel and CERMET (spectrally selective
the anti-reflective coating to atmospheric agents.
nano-composite coating). CERMET and high va-
At the edges of the receivers, two metal bellows
cuum technology maximize the absorption of solar
are suitably installed to compensate the different
radiation while minimizing the emissivity, ensuring
thermal expansions between the glass and the ste-
a very high conversion factor of the solar energy
el, ensuring the best operation of the receiver once
into thermal energy. The solar receiver consists of
located on the solar collector. Every bellow is wel-
an inner tube, in which the heat transfer fluid flows,
ded on one side to the steel tube and on the other
made of austenitic stainless steel and resistant to
side to the glass jacket through an innovative and
the possible corrosion, caused by the different
strong glass- metal joint (ASE patent). Finally some
types of the used fluid. The external surface of the
getters, placed in the space located between the
steel tube is coated with a multilayers thin film,
internal steel tube and the external glass tube,
(CERMET) manufactured on ENEA licence, having
allow a safe and efficient operation for the who-
a total thickness of a few nanometers. CERMET
le expected receiver life. The getters absorbe the
consists of a superior layer with a high absorption
residual gases generated by desorbed processes
coefficient of the visible solar radiation, by an in-
from the metal and glass surfaces and/or emitted
termediate layer with elevated absorption coef-
by the some heat transfer fluids (as for instance the
ficient of the solar radiation and by a lower layer
hydrogen when using diathermic oil).
of metallic material capable of reflecting infrared
radiation. In order to make a high vacuum cavity
avoiding convective heat losses, the steel tube
is enclosed in an external tube, made of borosilicate glass equipped with anti- reflective coating
(CIEMAT licence). The protective glass jacket is
15
Portafoglio prodotti ASE | ASE product portfolio
Portafoglio prodotti ASE
ASE product portfolio
I tubi ricevitori ASE massimizzano l’assorbimento della radiazione
ASE receiver tubes optimize the solar radiation absorption and redu-
solare e minimizzano le perdite termiche, raggiungendo temperature
ce the thermal losses, reaching temperatures up to 550°C through
fino a 550°C attraverso un processo di rivestimento spettralmente
a spectrally selective coating process. Since 2008 the receivers are
selettivo. Fin dal 2008 i ricevitori sono qualificati da laboratori ester-
qualified by external laboratories (ENEA, DLR, CENER, CIEMAT) and
ni (ENEA, DLR, CENER, CIEMAT) e sul campo per mezzo di cicli di
on field by means of test cycles on different parabolic troughs.
prova su differenti concentratori parabolici.
HCEMS: Tubo ricevitore solare per SALI FUSI
FIRST worldwide receiver operating up to 550°C using Molten Salts
Primo ricevitore al mondo che opera fino a 550 °C usando sali fusi
as thermo fluid.
come fluido termovettore.
HCEOI PLUS: OIL solar receiver tube
HCEOI PLUS: Tubo ricevitore solare per OLIO
An incomparable thermal efficiency specifically for medium tempe-
Una ineguagliabile efficienza termica per impianti solari a concentra-
rature (up to 400°C) solar plants using diathermic Oil (as well as pres-
zione a media temperatura (fino a 400°C) che utilizzano olio diater-
surized water or saturated steam).
mico (ma anche acqua pressurizzata o vapore saturo).
HCESHS: OVERHEATED STEAM solar receiver tube
HCESHS: Tubo ricevitore solare per VAPORE SURRISCALDATO
Unique worldwide receiver operating up to 550°C at 100 bar pressu-
Unico ricevitore al mondo che opera fino a 550°C ad una pressione
re for superheated steam.
di 100 bar per vapore super saturo.
ASE is qualified according to ISO 9001 standard since 2011.
ASE è certificata ISO 9001 fin dal 2011.
The receiver tubes result in conformity with any requirement establi-
I tubi ricevitori risultato conformi a tutti i requisiti della direttiva
shed by the PED (Pressure Equipment Directive) 97/23/EC.
97/23/EC PED (Pressure Equipment Directive).
ASE production process quality control is very rigorous
ASE adotta un rigoroso controllo qualità del processo produttivo:
•Spectrophotometric Analysis for measuring emissivity and absorbance
• Analisi spettrofotometrica per la misura dell’assorbanza e dell’emissività
•Metal collar Oxidation quality test
• Test qualità di ossidazione del collare metallico
•Bellows durability tests
• Prove di durata del soffietto
•Glass-metal sealing durability tests
• Prove di durata della giunzione vetro-metallo
•Metal welding quality test
• Controllo qualità delle saldature
•Leak test for glass-metal sealing (Helium leak detector)
• Test di tenuta della sigillatura vetro-metallo (leak detector a Elio)
•Control of the deposition phase of the antiflective, Checking of the
• Controllo della fase di deposizione dell’anti riflesso e misura della
glass jacket transmittance through spectrophotometric measuring
trasmittanza della camicia di vetro attraverso spettrofotometria.
•Leak test of the assembled receiver (Helium leak detector on 100%
• Test di tenuta del ricevitore assemblato (leak detector a Elio sul
100% della produzione)
• Controllo di qualità nella fase di degassaggio (livello di vuoto e
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HCEMS: MOLTEN SALTS solar receiver tube
verifica di attivazione dei getters).
of the production)
•Degassing quality control (vacuum level and getters activation control).
HCEMS: Tubo ricevitore solare per SALI FUSI | HCEMS: MOLTEN SALT solar receiver tube
HCEMS: Tubo ricevitore solare per SALI FUSI
HCEMS: MOLTEN SALT solar receiver tube
Caratteristiche del tubo in acciaio
Steel tube features
Dimensioni
Lunghezza 4060 mm (a temperatura
ambiente), diametro esterno 70 mm,
spessore 3 mm
Dimensions
4060 mm length
(at ambient temperature),
70 mm OD, 3 mm thickness
Materiale
AISI 321
Material
AISI 321
Caratteristiche del tubo di vetro
Glass tube features
Dimensioni
Lunghezza 3900 mm, diametro
esterno 125 mm, spessore 3 mm
Dimensions
3900 mm length, 125 mm OD,
3 mm thickness
Materiale
Vetro Borosilicato
Material
Borosilicate glass
Trasmittanza
della radiazione
solare con coating
anti-riflesso (%)1,2
≥ 96.9% secondo
standard ASTM [0.3…2.5 µm]
Trasmittance
of solar radiation
with anti-reflective
coating (%)1,2
≥ 96.9% according
to ASTM standard [0.3…2.5 µm]
Caratteristiche foto-termiche del coating
spettralmente selettivo
Assorbanza solare1
≥ 95.0% secondo standard ASTM
[0.3…2.5 µm]
Solar absorbance1
≥ 95.0% according to ASTM
standard [0.3…2.5 µm]
Emissività termica1
≤ 7.4% @ 400°C; ≤ 10.3% @ 550°C
Thermal emissivity1
≤ 7.4% @ 400°C; ≤ 10.3% @ 550°C
Caratteristiche funzionali
Functional features
Fluido termo-vettore
Miscela binaria di sali fusi
NaNo3 e KNO3
Heat Transfer Fluid
NaNO3 and KNO3
binary mixture molten salt
Max. condizione
operativa
< 27 bar alla massima
temperatura operativa di 550°C
Max operating
condition
< 27 bar at 550°C
maximum operating temperature
Perdita termica 1,3
≤ 260W/m at 400°C; ≤750 W/m at 550°C
(in assenza di schermi di copertura dei
soffietti)
Thermal losses 1,3
≤ 260 W/m at 400°C; ≤ 750 W/m at 550°C
(without any shield on the bellows)
Vacuum enclosure
pressure
1.0 x 10-4 mbar
Pressione nell’annulus 1.0 x 10-4 mbar
1
3
Photo-thermal features of spectrally
selective coating
Vita attesa
> 25 anni
Expected lifetime
Lunghezza attiva
di assorbimento
(Labs/LHSE,nom)
96.1% per ogni temperatura del fluido
termovettore
> 25 years
Aperture length
(Labs/LHCE,nom)
96.1% at any HTF temperature
2
Valore medio relative al lotto di riferimento l Misurato nella zona dotata di rivestimento AR
Valori misurati in accordo alla procedura sviluppata dal DLR (attrezzatura ThermoRec)
1
3
2
Average value for a reference lot l Measured on the AR coated area
Measured according to DLR procedure (ThermoRec equipment)
17
HCEOI PLUS: Tubo ricevitore solare per OLIO | HCEOI PLUS: OIL solar receiver tube
HCEOI PLUS: Tubo ricevitore solare per OLIO
HCEOI PLUS: OIL solar receiver tube
L’ultimo sviluppo della continua attività
di ricerca e sviluppo di ASE ed ENEA
ha dato vita ad un nuovo benchmark
per i ricevitori a media temperatura:
l’HCEOI PLUS, il tubo ricevitore più performante dell’attuale mercato, basato
su un rivestimento ad alta efficienza
specificamente progettato per l’utilizzo
di olio. Le eccellenti caratteristiche del
HCEOI PLUS si fondano sui seguenti
pilastri:
•Incremento dell’assorbimento solare
e dell’emissività termica
•un nuovo soffietto per una più ampia
apertura effettiva
•affidabilità del coating fino a 450°C
•efficienza termica ineguagliabile
•ulteriore aumento della trasmittanza
solare del vetro.
Caratteristiche del tubo in acciaio
The latest development of the continuous ASE and ENEA R&D activity
created the new benchmark for medium temperature receivers: the HCEOI PLUS, the most performing receiver
tube based on high efficient coating
specifically designed for OIL application. The excellent characteristics of
the HCEOI PLUS are based on the following pillars:
•Enhanced solar absorptance and
thermal emittance
•A new bellow design allowing a larger effective aperture
•A demonstrated coating reliability up
to 450°C
•An incomparable thermal efficiency
•Further increase in glass solar trasmittance.
Emissività termica ≤ 6% @ 400°C
Thermal emissivity1 ≤ 6% @ 400°C
Caratteristiche funzionali
Functional features
Steel tube features
Dimensioni
Lunghezza 4060 mm (a temperatura ambiente), diametro
esterno 70 mm, spessore 2 mm
Dimensions
4060 mm length
(at ambient temperature),
70 mm OD, 2 mm thickness
Materiale
AISI 321
Material
AISI 321
Caratteristiche del tubo di vetro
Glass tube features
Dimensioni
Lunghezza 3916 mm,
diametro esterno 125 mm,
spessore 3 mm
Dimensions
3916 mm length,
125 mm OD,
3 mm thickness
Materiale
Vetro Borosilicato
Material
Borosilicate glass
≥ 96.9% secondo
Trasmittanza
standard ASTM [0.3…2.5
della radiazione
solare con coating µm]
1,2
anti-riflesso (%)
Trasmittance of
solar radiation
with anti-reflecti1,2
ve coating (%)
≥ 96.9% according
to ASTM standard
[0.3…2.5 µm]
Caratteristiche foto-termiche del coating
spettralmente selettivo
Photo-thermal features of spectrally
selective coating
Assorbanza solare1 ≥ 96.1% secondo standard
Solar absorbance1 ≥ 96.1% according to ASTM
standard [0.3…2.5 µm]
ASTM [0.3…2.5 µm]
18
1
Heat
Transfer Fluid
Mineral or synthetic
diathermic oil
Max. condizione < 42 bar alla massima temperatura operativa di 400°C
operativa
Max operating
condition
< 42 bar at maximum operating temperature of 400°C
Perdita termica 1,3 ≤ 90 W/m at 300°C; 196 W/m
at 400°C (in assenza di schermi
di copertura dei soffietti)
Thermal losses 1,3 ≤ 90 W/m at 300°C; ≤ 196 W/m
at 400°C (without any shield
on the bellows)
Fluido
termo-vettore
1
Olio diatermico minerale o
sintetico
1.0 x 10-4 mbar
Pressione
nell’annulus
1.0 x 10-4 mbar
Vacuum enclosurepressure
Vita attesa
> 25 anni
Expected lifetime > 25 years
Lunghezza
attiva di assorbimento (Labs/
LHSE,nom)
96.4% per ogni temperatura
Aperture length 96.4% at any HTF
temperature
(Labs/
LHCE,nom)
del fluido termovettore
2
Valore medio relative al lotto di riferimento l Misurato nella zona
3
dotata di rivestimento AR | Valori misurati in accordo alla procedura
sviluppata dal DLR (attrezzatura ThermoRec)
1
2
Average value for a reference lot l Measured on the AR coated
3
area | Measured according to DLR procedure (ThermoRec
equipment)
HCESHS: Tubo ricevitore solare per VAPORE SURRISCALDATO | HCESHS: OVERHEATED STEAM Solar Receiver Tube
HCESHS: Tubo ricevitore solare per VAPORE SURRISCALDATO
HCESHS: OVERHEATED STEAM Solar Receiver Tube
Caratteristiche del tubo in acciaio
Steel tube features
Dimensioni
Lunghezza 4060 mm (a temperatura
ambiente), diametro esterno 70 mm,
spessore 5 mm
Dimensions
4060 mm length
(at ambient temperature),
70 mm OD, 5 mm thickness
Materiale
AISI 321
Material
AISI 321
Caratteristiche del tubo di vetro
Glass tube features
Dimensioni
Lunghezza 3900 mm,diametro
esterno 125 mm, spessore 3 mm Dimensions
3900 mm length, 125 mm OD,
3 mm thickness
Materiale
Vetro Borosilicato
Material
Borosilicate glass
Trasmittanza
della radiazione
solare con coating
1,2
anti-riflesso (%)
≥ 96.9% secondo
standard ASTM [0.3…2.5 µm]
Trasmittance
of solar radiation
with anti-reflective
coating (%)1,2
≥ 96.9% according
to ASTM standard [0.3…2.5 µm]
Photo-thermal features of spectrally
selective coating
Caratteristiche foto-termiche del coating
spettralmente selettivo
1
Assorbanza solare1
≥ 95.0% secondo standard ASTM
[0.3…2.5 µm]
Solar absorbance1
≥ 95.0% according to ASTM
standard [0.3…2.5 µm]
Emissività termica1
≤ 7.4% @ 400°C; ≤ 10.3% @ 550°C
Thermal emissivity1
≤ 7.4% @ 400°C; ≤ 10.3% @ 550°C
Caratteristiche funzionali
Functional features
Fluido termo-vettore
Vapore surriscaldato
Heat Transfer Fluid
Overheated steam
Max. condizione
operativa
< 103 bar alla massima temperatura operativa di 550°C
Max operating
condition
< 103 bar at maximum operating temperature of 550°C
Perdita termica 1,3
≤ 260W/m at 400°C; ≤750 W/m at 550°C (in
assenza di schermi di copertura dei soffietti)
Thermal losses 1,3
≤ 260 W/m at 400°C; ≤ 750 W/m at 550°C
(without any shield on the bellows)
Pressione
nell’annulus
< 1.0 x 10-4 mbar
Vacuum enclosure
pressure
<1.0 x 10-4 mbar
Vita attesa
> 25 anni
Expected lifetime
> 25 years
Lunghezza attiva
di assorbimento
(Labs/LHSE,nom)
96.1% per ogni temperatura del fluido
termovettore
Aperture length
(Labs/LHCE,nom)
96.1% at any HTF temperature
2
In accordo alla massima condizione operativa di pressione e temperatura l l2Valore medio
3
3
relative al lotto di riferimento | Misurato nella zona dotata di rivestimento AR | Valori misurati
in accordo alla procedura sviluppata dal DLR (attrezzatura ThermoRec)
1
2
According to maximum pressure and temperature operating condition l Average value for
3
a reference lot l Measured on the AR coated area | 4 Measured according to DLR procedure
(ThermoRec equipment)
19
Impianto solare sperimentale ASE | ASE solar demo plant
Impianto solare sperimentale ASE
Caratteristiche
Tecnologia: collettori parabolici lineari con sali fusi
Il demo plant di Archimede Solar Energy, inaugu-
come unico fluido termovettore (campo solare
rato nel 2013, è il più innovativo impianto solare a
e serbatoi)
concentrazione esistente al mondo dotato di ac-
DNI: 1550 kWh/m2/a
cumulo termico e generatore di vapore. Situato a
Potenza termica nominale: 2 MWt
fianco dello stabilimento produttivo ASE di Massa
Tipologia impianto: sperimentale
Martana (Perugia), rappresenta il primo impianto a
Entrata in esercizio: luglio 2013
collettori parabolici lineari a sali fusi non integrato
con altri impianti a combustibili fossili (stand alo-
Configurazione
impianto
Numero di collettori solari:
ne).
6 (da 100 m cadauno) - Superficie specchiante
Il Demo plant ASE non è solamente uno strumento
3600 m2 - lunghezza 600 m
fondamentale per la sperimentazione e la dimo-
Fluido termovettore: Miscela binaria di sali fusi
strazione dei miglioramenti e innovazioni che ASE
Tubi ricevitori: 144 Archimede HCEMS
implementa sui propri prodotti; esso è anche un
Temperatura nominale di uscita: 550° C
elemento essenziale per la ricerca mirata allo svi-
Capacità accumulo: 50 tonnellate di Sali - 19.500
luppo delle nuove tecnologie degli impianti CSP.
MWht (5 ore)
Realizzato con tecnologia italiana e componenti
prodotti esclusivamente in Italia, è la vetrina nazio-
Attori
Sviluppo: Archimede Solar Energy
nale ed internazionale del solare termodinamico a
EPC: Chiyoda Corporation con supervisione ENEA
sali fusi.
Proprietà: Archimede Solar Energy
Sito
Area complessiva: 3 Ettari
Tipologia terreno: Area industriale
Località: Massa Martana (Perugia) - Italia
20
ASE sta anche realizzando impianti sperimentali
similari per clienti di altri Paesi interessati a testare
e sviluppare la tecnologia a sali fusi con specchi
parabolici.
Impianto solare sperimentale ASE | ASE solar demo plant
ASE solar demo plant with steam generator
ASE solar demo plant without steam generator
ASE solar demo plant
The Archimede Solar Energy’s demo plant, inaugurated in 2013, is the most innovative existing solar
Background
Technology: parabolic troughs using molten salts
as heat transfer fluid (solar field and storage)
plant in the world with thermal storage and steam
DNI: 1550 kWh/m2/y
generator.
Nominal thermal power: 2 MWt
Located near the ASE’s factory in Massa Martana
Project type: Demo Plant
(Perugia), it is the first CSP molten salt parabolic
Opening: since July 2013
troughs plant not integrated with other fossil fuel
plants (stand alone).
The ASE demo plant is not only a fundamental tool
to test and demonstrate the improvements and in-
Plant configuration
Nr. solar collector: 6 - (100 m/each) - 3600 m2
mirror surface - 600 m lenght
novations that ASE implements on their products;
Heat transfer fluid: molten salts, binary mixture
it is also an essential element of research to deve-
Receiver tubes: 144 Archimede HCEMS
lop new technologies about CSP plants.
Solar field outlet temperature: 550° C
Made with Italian technology and components,
Storage: 50 molten salt tons - 19.500 MWht
produced exclusively in Italy, it is the national and
(5hours)
international showcase of CSP molten salt plant.
Participants
Developer: Archimede Solar Energy
EPC: Chiyoda Corporation with ENEA concept
Owner: Archimede Solar Energy
ASE is also realizing similar experimental plants for
foreign customers interested in testing and developing molten salts parabolic troughs technology.
Land
Area: 3 Hectares
Site ecology: Industrial area
Location: Massa Martana (Perugia) - Italia
21
22
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Archimede Solar Energy - April 2016
La storia ci insegna che la tecnologia del solare a concentrazione nacque in Sicilia oltre 2000 anni fa.
Archimede difese la città di Siracusa dall’attacco del
Console romano Marcello (212 A.C.) con gli specchi
ustori.
History teaches us that Concentrated Solar Power (CSP)
started in Sicily more than 2000 years ago.
Archimede defended the town of Siracusa from the aggression of Marcello roman Consul (212 B.C.) with the
burning mirrors.
Archimede Solar Energy srl
Località Flaminia Vetus 88
06056 Massa Martana (Pg) Italy
Ph. + 39 075 895491 Fax + 39 075 895480
www.archimedesolarenergy.it
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Materiale fotografico per concessione:
“Centrale Archimede Priolo Gargallo Siracusa
(Guido Fuà Agenzia Eikona per Enel ©)”
“Ecosesto spa (gruppo Falk Renewables)”
“Demo plant e stabilimento ASE”