Nei mercati con una forte penetrazione degli impianti fotovoltaici ed eolici, che non sono in grado di garantire una produzione regolabile e programmabile, è richiesto un elevato livello di flessibilità nella gestione degli altri impianti di generazione elettrica (tradizionali e rinnovabili), che ne comprometta il meno possibile le prestazioni. In questo scenario, la capacità di inseguimento di un carico da parte degli impianti solari a concentrazione (Concentrated Solar Power - CSP) può giocare un ruolo fondamentale nei Paesi con elevata irradianza diretta. Grazie alla presenza di sistemi di accumulo termico, è possibile sfruttare l’energia solare anche dopo il tramonto e regolare la produzione in funzione del valore istantaneo della domanda elettrica. Lo scopo di questo articolo è indagare come differenti configurazioni di impianti CSP operano per soddisfare la richiesta di potenza elettrica di una cittadina di medie dimensioni, in un contesto di rete isolata o scarsamente interconnessa nella regione di Upington (Sud Africa). La conversione termoelettrica è basata su un ciclo Rankine tradizionale, alimentato da vapore surriscaldato a 540°C. Due tecnologie di concentrazione solare vengono confrontate: i collettori parabolici lineari (Parabolic Trough Collector - PTC) e i sistemi a torre solare con ricevitore puntuale (Central Receiver System - CRS): entrambe le configurazioni prevedono un sistema di accumulo diretto di sali fusi. Per valutare la dispacciabilità dell’energia solare raccolta, vengono considerati due diversi profili di carico elettrico a parità di richiesta annua complessiva (360 GWh): uno tipico di una rete con elevata presenza di complessi industriali e uno più caratteristico di utenze di tipo residenziale e commerciale. L’analisi è stata condotta attraverso un modello numerico delle due tecnologie, sviluppato con il software Trnsys, in accoppiamento con lo strumento di ottimizzazione GenOpt. I risultati della simulazione mostrano come gli impianti a torre solare siano in grado di garantire una maggiore capacità di inseguimento e un costo minore, indipendentemente dal profilo di carico considerato. I collettori PTC, affetti da una forte variabilità dell’efficienza tra estate e inverno, risultano fortemente penalizzati in presenza di una domanda costante tipica di utenze industriali, mentre lo svantaggio rispetto alle torri è più contenuto nell’inseguimento di un carico residenziale-commerciale.

(2019). Dispacciabilità dell'energia solare attraverso gli impianti CSP [journal article - articolo]. In LA TERMOTECNICA. Retrieved from http://hdl.handle.net/10446/167782

Dispacciabilità dell'energia solare attraverso gli impianti CSP

Brumana, Giovanni;Franchini, Giuseppe;Ghirardi, Elisa;Perdichizzi, Antonio
2019

Abstract

Nei mercati con una forte penetrazione degli impianti fotovoltaici ed eolici, che non sono in grado di garantire una produzione regolabile e programmabile, è richiesto un elevato livello di flessibilità nella gestione degli altri impianti di generazione elettrica (tradizionali e rinnovabili), che ne comprometta il meno possibile le prestazioni. In questo scenario, la capacità di inseguimento di un carico da parte degli impianti solari a concentrazione (Concentrated Solar Power - CSP) può giocare un ruolo fondamentale nei Paesi con elevata irradianza diretta. Grazie alla presenza di sistemi di accumulo termico, è possibile sfruttare l’energia solare anche dopo il tramonto e regolare la produzione in funzione del valore istantaneo della domanda elettrica. Lo scopo di questo articolo è indagare come differenti configurazioni di impianti CSP operano per soddisfare la richiesta di potenza elettrica di una cittadina di medie dimensioni, in un contesto di rete isolata o scarsamente interconnessa nella regione di Upington (Sud Africa). La conversione termoelettrica è basata su un ciclo Rankine tradizionale, alimentato da vapore surriscaldato a 540°C. Due tecnologie di concentrazione solare vengono confrontate: i collettori parabolici lineari (Parabolic Trough Collector - PTC) e i sistemi a torre solare con ricevitore puntuale (Central Receiver System - CRS): entrambe le configurazioni prevedono un sistema di accumulo diretto di sali fusi. Per valutare la dispacciabilità dell’energia solare raccolta, vengono considerati due diversi profili di carico elettrico a parità di richiesta annua complessiva (360 GWh): uno tipico di una rete con elevata presenza di complessi industriali e uno più caratteristico di utenze di tipo residenziale e commerciale. L’analisi è stata condotta attraverso un modello numerico delle due tecnologie, sviluppato con il software Trnsys, in accoppiamento con lo strumento di ottimizzazione GenOpt. I risultati della simulazione mostrano come gli impianti a torre solare siano in grado di garantire una maggiore capacità di inseguimento e un costo minore, indipendentemente dal profilo di carico considerato. I collettori PTC, affetti da una forte variabilità dell’efficienza tra estate e inverno, risultano fortemente penalizzati in presenza di una domanda costante tipica di utenze industriali, mentre lo svantaggio rispetto alle torri è più contenuto nell’inseguimento di un carico residenziale-commerciale.
articolo
Brumana, Giovanni; Franchini, Giuseppe; Ghirardi, Elisa; Perdichizzi, Antonio
(2019). Dispacciabilità dell'energia solare attraverso gli impianti CSP [journal article - articolo]. In LA TERMOTECNICA. Retrieved from http://hdl.handle.net/10446/167782
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