Integrazione di impianti a ciclo combinato e collettori parabolici solari con l'utilizzo di CO2 quale fluido termovettore

CAU, GIORGIO;COCCO, DANIELE;TOLA, VITTORIO

2010-01-01

---

Abstract

Nel presente lavoro viene studiata l’integrazione di impianti a ciclo combinato e collettori parabolici lineari (Integrated Solar Combined Cycle Systems, ISCCS) alimentati a CO2 quale fluido termovettore. Rispetto ai più convenzionali oli diatermici la CO2 permette un aumento della temperatura massima nei collettori e perciò dell’efficienza di conversione dell’energia solare. Le prestazioni dell’impianto ISCCS riportate in questo lavoro sono state valutate con riferimento ad un impianto a ciclo combinato a tre livelli di pressione con risurriscaldamento del vapore e potenza nominale pari a circa 250 MW. Sono state analizzate due soluzioni per la sezione di generazione di vapore da energia solare (Solar Steam Generator, SSG), la prima (SSG-1) che include le sezioni di preriscaldamento, vaporizzazione e surriscaldamento del vapore di alta pressione e la seconda (SSG-2) che include solamente le sezioni di vaporizzazione di media e alta pressione. Le prestazioni dell’impianto ISCCS sono state valutate, per entrambe le configurazioni SSG, con riferimento a differenti valori della temperatura della CO2 in uscita dai collettori, della radiazione solare e del contributo della potenza da fonte solare alla potenza totale dell’impianto ISCCS. L’analisi mostra che il rendimento di conversione dell’energia solare varia tra 23% e 25% per una temperatura massima della CO2 di 550°C. L’utilizzo della soluzione SSG-2 permette di ottenere i maggiori valori di rendimento, ma limita l’incremento di potenza dovuta al solare al 10% della potenza dell’impianto ISCCS. Il rendimento di conversione dell’energia solare degli impianti ISCCS risulta migliore rispetto ai sistemi a concentrazione solare (Concentrating Solar Power, CSP) più convenzionali basati su impianti a vapore (14-18%) e dello stesso ordine di grandezza rispetto a quello di impianti avanzati quali gli impianti solari termodinamici con generazione diretta di vapore (22-27%). L’analisi mostra infine che un impianto ISCCS installato in Europa Meridionale e avente una potenza elettrica da fonte solare pari al 10% della potenza totale è caratterizzato da una produzione annua di energia elettrica da fonte solare pari a circa l’1,5-2% della produzione totale di energia elettrica.