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Solar dish: tenute innovative per motori Stirling e studio per l’integrazione con cicli Brayton

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Solar dish: tenute innovative per motori Stirling e studio per l’integrazione con cicli Brayton

Il presente rapporto racchiude i risultati dell’attività di RSE nell’ambito dei sistemi di generazione elettrica a fonte solare per via termodinamica. In primo luogo sono riportati i risultati di un’approfondita indagine bibliografica relativa all’accoppiamento di cicli Joule Brayton con collettori solari a concentrazione. Il rapporto è infine completato con i risultati dell’attività di manutenzione del generatore DISH Stirling installato nelle Test Facility di RSE.

Il presente rapporto racchiude i risultati dell’attività di RSE nell’ambito dei sistemi di generazione elettrica a fonte solare per via termodinamica. In primo luogo sono riportati i risultati di un’approfondita indagine bibliografica relativa all’accoppiamento di cicli Joule&Brayton con collettori solari a concentrazione. E’ stata effettuata una verifica dello stato della tecnologia dei collettori solari edegli scambiatori ad alta temperatura idonei per l’integrazione in una turbina a gas. Viene quindi riportata una rassegna dei diversi lavori presenti in letteratura, dove sono studiate le diverse configurazioni d’impianto e le relative prestazioni. Sono state infine considerate le installazioni prototipali realizzate nell’ambito di diversi progetti di ricerca ed è stato effettuato un confronto delle prestazioni dei cicli Joule& Brayton elio assistiti con le tecnologie di riferimento. In letteratura sono presenti numerosi studi (relativi sia ad impianti sperimentali esistenti sia asimulazioni numeriche) riguardanti l’impiego del solare termodinamico a concentrazione nell’ambito degli impianti a ciclo Rankine a vapor d’acqua, oppure in cicli combinati. In quest’ultimo caso il riscaldamento del vapore nella caldaia a recupero viene effettuata grazie alla potenza termica ricavata dalla fonte solare. Il rapporto è infine completato con i risultati dell’attività di studio delle criticità del sistema Dish – Stirling installato nelle Test Facility di RSE. L’unità a combustione esterna SOLO V161 è stata smontata e sono state effettuate prove statiche al fine di identificare i componenti più critici per il trafilamento del fluido di lavoro. Le tenute di scorrimento sull’asta sono state identificate come i componenti più critici. Nell’ambito del PAR 2011 è stato completato il banco prova per le tenute delmotore Stirling e sono stati effettuati alcuni test con i primi campioni. In primo luogo, con i materiali adatti e disponibili sul mercato, sono state realizzate tenute analoghe a quelle originali, ottenendo risultati decisamente incoraggianti con tenute statiche garantite e con una perdita inferiore ai 7 bar a valle di più di 200 ore di esercizio. In secondo luogo è stato realizzato un nuovo pacco tenuta, digeometria differente, progettato per garantire una durata superiore rispetto al modello originale. In una prova statica, caricato alla pressione di 21 bar il sistema si è rivelato stabile per un tempo di più di tre settimane senza manifestare evidenti fenomeni di trafilamento.

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