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Caratteristiche tecnico economiche dei sistemi solari termodinamici Dish Stirling.

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Caratteristiche tecnico economiche dei sistemi solari termodinamici Dish Stirling.

Questo rapporto e’ stato redatto nell’ambito delle ricerche svolte dal CESI per il sistema elettrico italiano relativamente alle tematiche riguardanti lo sfruttamento energetico delle fonti rinnovabili. Una fonte particolarmente importante e’ costituita dalla radiazione solare, che come e’ noto può essere sfruttata con diverse tecnologie. Una di queste prevede l’utilizzo della radiazione solare diretta mediante la sua concentrazione su un generatore in grado di trasformare il calore ad alta temperatura in energia meccanica e quindi elettrica. Il sistema Dish – Stirling e’ costituito da un paraboloide riflettente che concentra la radiazione su un uno speciale ricevitore che trasmette l’energia termica ad un motore Stirling che a sua volta trascina in rotazione un alternatore. Le taglie di questi sistemi di produzione di energia elettrica, attualmente in sperimentazione, sono dell’ordine di 10 – 25 kWe. I sistemi Dish – Stirling sono stati sperimentati essenzialmente negli Stati Uniti e in Europa a partire dalla prima meta’ degli anni 80 con risultati molto incoraggianti. In questi sistemi la conversione dell’energia solare in energia elettrica risulta particolarmente efficiente con rendimenti netti medi annui variabili dal 18 al 23%, superiori a qualsiasi altro sistema ad energia solare, con un record del 29% sul breve periodo. Diversi fattori, quali ad esempio la produzione in serie, fanno ritenere che questi sistemi, oggi costruiti in pochissimi esemplari esclusivamente per ragioni di sperimentazione, abbiano un forte potenziale di riduzione del costo finale di produzione del kWhe. La sperimentazione europea, svolta essenzialmente presso la base solare di Almeria in Spagna, ha dimostrato che i sistemi dish – Stirling sono prossimi alla maturità commerciale. In particolare i sistemi allestiti dalla SBP e dai loro partner fornitori dei componenti principali, hanno accumulato oltre 30.000 ore di funzionamento complessivo, mettendo in evidenza il loro reale grado di affidabilità e di prestazione. Il gruppo di lavoro SBP e’ oggi l’unico in grado di fornire un sistema dish – Stirling chiavi in mano e di porlo in servizio dopo un breve periodo di avviamento. Inoltre e’ in grado di fornire la manutenzione periodica necessaria. I sistemi SBP sono in grado di funzionare autonomamente senza la sorveglianza continua di personale. Allo stato attuale e’ richiesta una sorveglianza periodica per controllare i parametri di funzionamento e le fasi di avviamento. La reale necessita’ di manodopera qualificata nella gestione di routine rimane il punto critico di questi sistemi. Questi aspetti, più che l’attuale costo di investimento, ne hanno finora limitato la potenziale diffusione.

A parte le differenze nella complessità tecnologica e nell’affidabilità, l’impiego dei generatori dish – Stirling presenta problematiche analoghe a quelle dei generatori eolici. Anche per i generatori d – S si prefigura una installazione per gruppi, con potenze individuali crescenti e con costi unitari in diminuzione al crescere della produzione di serie e all’estendersi della rete di assistenza tecnica. La realizzazione di solar farms connesse alla rete permette di ottimizzare sorveglianza, manutenzione e gestione delle scorte riducendo i costi di esercizio. Per funzionare i sistemi dish – Stirling necessitano di intensità di radiazione solare che sono ampiamente disponibili in Italia. Nelle regioni del sud Italia sono ipotizzabili circa 2000 ore di funzionamento, con una producibilità pari a 1000 ore equivalenti alla massima potenza, mentre nel Nord tale valore si riduce alla metà circa. Anche questo potenziale solare ridotto è più che sufficiente per condurre una sperimentazione estesa sulla operabilità di questi sistemi. Il CESI con la sua ampia esperienza di prove su apparecchiature elettriche, dispone delle condizioni logistiche ideali per testare la funzionalità di questi sistemi, in vista di un loro potenziale dispiegamento in Italia. Le condizioni climatiche del nord Italia rendono tale valutazione conservativa rispetto alla più favorevole meteorologia del regioni del sud, in quanto nella maggiore variabilità climatologica del nord Italia i sistemi di controllo sono inevitabilmente sottoposti ad una maggiore operatività rispetto al clima mediterraneo.

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