Immagazzinare il calore

[Corrado]

Salve sono nuevo,
cerco di essere sintetico.

Rubbia nella sua centrale di Archimede utilizza una
miscela di sali fusi per immagazzinare il calore con
il calore di fusione(sicuramente...).
Voglio elaborare un forno solare grande 4mq e vorrei immagazzinare
il calore tramite il calore di fusione.
Cosa ne pensate?........
Nessuno conosce la composizione di questi sali?

[Gianfranco]

Rubbia nella sua centrale di Archimede utilizza una
miscela di sali fusi per immagazzinare il calore con
il calore di fusione(sicuramente...).
Voglio elaborare un forno solare grande 4mq e vorrei immagazzinare
il calore tramite il calore di fusione.
Cosa ne pensate?........
Nessuno conosce la composizione di questi sali?

Ciao Corrado.

Ti sei sbagliato: l'accumulo termico non sfrutta il cambiamento di fase (liquido-vapore oppure liquido-solido oppure solido-solido) ma, invece, solo il calore sensibile dei sali.

Per leggerti qualcosa di più dettagliato puoi fare un "cerca" sotto Promiseland:
- Archimede oppure
- Accumulo termico

Troverai parecchie informazioni nel Topic dedicato ad Archimede.

Se poi vuoi leggere qualcosa di più specifico puoi andare nel sito Enea che troverai nei post su Archimede.

Per un forno solare puoi sicuramente pensare ad un fluido di lavoro diverso. Immagino che se devi farti uno spezzatino al barolo o pane, in casa, ... non hai bisogno di 550°C :-).

Gianfranco.

[Suncity]

Ciao Gianfranco

il calore di fusione assicura sempre la stessa temperatura sia con cielo sereno che di notte, probabilmente Rubbia sfrutta proprio il calore di fusione per avere sempre la stessa potenza.
Alcuni materiali hanno un calore di fusione maggiore del calore di evaporazione dell'acqua, con un metro cubo di sali è possibile immagazzinare centinaia di kwh di energia in calore e sempre alla stessa temperatura di fusione.

[Gianfranco]

...
il calore di fusione assicura sempre la stessa temperatura sia con cielo sereno che di notte, probabilmente Rubbia sfrutta proprio il calore di fusione per avere sempre la stessa potenza.
Alcuni materiali hanno un calore di fusione maggiore del calore di evaporazione dell'acqua, con un metro cubo di sali è possibile immagazzinare centinaia di kwh di energia in calore e sempre alla stessa temperatura di fusione.
...

Suncity ciao.

Vedo che non hai letto bene il mio post precedente.
L'accumulo termico nell'impianto Archimede non utilizza il calore di fusione ma il calore sensibile.

Il calore sensibile è il calore messo a disposizione da un fluido che passa ad esempio da 550°C a 500°C senza alcun cambiamento di fase.

Avevo raccomandato di fre un "cerca" per trovare informazioni dettagliate sull'argomento.
Archimede è stato discusso nei mesi giugno-luglio 2004 e quindi bisogna il "cerca" va fatto sull'archivio vecchio di Promiseland.

In ogni caso ti indico il link
http://www.promiseland.it/forumold/read ... 44&t=11594

Inoltre, ti allego uno stralcio di una risposta data a Sandra.

Autore: Gianfranco
Data: 17/07/04 01:30

Ciao Sandra!

Passo la parola all’Enea che, in suo rapporto interno che puoi scaricare dal sito http://www.enea.it, dice:

"....
Proprietà del fluido termovettore

Negli impianti solari termoelettrici finora sperimentati sono stati utilizzati fluidi termovettori diversi in funzione delle temperature di esercizio, come oli (minerale, diatermico, siliconico), miscele di nitrati, sodio, vapor d’acqua, aria.

Le due tecnologie solari a concentrazione che ad oggi hanno superato la fase di ricerca e sviluppo, e con le quali sono stati realizzati impianti di potenza con un numero significativo di ore di funzionamento, riguardano i sistemi a collettori parabolici lineari (parabolic trough) e a torri centrali (central tower).

Il primo tipo di tecnologia è stata ampiamente provata negli impianti californiani di Kramer Junction e di Harper Lake, per un totale di 354 MWatte regolarmente funzionanti dal 1989. I fluidi termovettori utilizzati sono stati oli minerali (Caloria), nelle prime sezioni di Kramer Junction ed olio sintetico (Therminol) nelle successive. Le temperature massime di esercizio degli oli sintetici non superano i 400°C.
Per quanto riguarda gli impianti a torre centrale è stato realizzato ed esercito a Barstow in California, per circa due anni (97-99) l’impianto denominato Solar Two, della potenza di 10 MWatte. In questo caso le temperature di esercizio sono state di circa 560°C ed il fluido termovettore utilizzato è stato una miscela di sali fusi (nitrati di sodio e potassio) che hanno funzionato anche come mezzo di accumulo termico.

La soluzione tecnologica scelta da ENEA e basata sulla captazione e concentrazione della radiazione solare per mezzo dei collettori parabolici, con una temperatura di funzionamento del fluido di trasporto superiore ai 400°C, impone il ricorso all’uso dei sali fusi come mezzo termovettore e di accumulo. Le temperature massime di lavoro (T~550°C) che si raggiungono nell’impianto necessitano dell’uso di miscele di nitrati di sodio e potassio. Nel caso di temperature di lavoro inferiori (Tmax<450°C) si può considerare l’uso di miscele a tre componenti, in particolare nitrati di sodio, potassio e calcio, ovvero miscele di nitrati e nitriti, queste ultime ampiamente utilizzate in processi industriali con temperature di lavoro superiori ai 400°C che superano il campo di applicazione degli oli diatermici. Di seguito si riportano le caratteristiche di composizione delle miscele di nitrati sodio-potassio, delle proprietà fisiche e di compatibilità con una serie di materiali.

Proprietà fisiche miscela solida KNO3-NaNO3 (60-40%):
densità apparente 1.100 ÷ 1.300 kg/m3
calore specifico 1,2 kJ/kgK
calore latente di fusione: 132 kJ/kg.
Temperatura finale fusione circa 238°C

Proprietà fisiche miscela liquida KNO3-NaNO3 (60-40%)a 300-550°C
densità apparente 1.900 – 1.740 kg/m3 a 300-550°C
calore specifico 1,55-1,5 kJ/kgK a 300-400 °C
Conduttività termica: 0,53-0,55 W/mK a 300-400 °C
Viscosità dinamica: 0,003-0,0015 Pa s (300-450 °C)

Corrosione Acciai 9Cr1Mo a 550°C = 6 µm/anno

...
"

Il rapporto originale contiene grafici, tabelle utili alla progettazione termo-fluido-dinamica.

Aggiungo che tali sali hanno:

- un costo non elevato (credo che nei rapporti Enea si dia anche questo valore),

- ecologicamente ben contenibili (sono gli stessi sali utilizzati in agricoltura come fertilizzante),

- perdite di carico contenute (tanto per aver un'idea negli impianti da 40 MWe hanno perdite di carico massime di 72 bar),

- potenze di pompaggio alla massima portata < 1,5% della Potenza nominale impianto,

- aggressività con i materiali di contenimento non particolarmente elevata (gli impianti Enea utilizzano AISI 316),

- coefficienti di scambio termico non elevati ma accettabili (bisognerebbe avere conduttività termiche più elevate),

- sicurezza impianti elevata,

Da osservare che il fluido vettore non è interessato a cambiamenti in fase liquida (questo sarebbe un altro degli aspetti da introdurre per migliorare lo scambio termico).

Per chi fosse interessato ai dettagli rimando alle pubblicazioni Enea scaricabili dal sito.

Cordiali saluti a tutti.

Gianfranco

Ti chiederai perchè in "Archimede" si utilizza il calore sensibile del fluido invece del calore latente (o di fusione). La risposta dovrebbe dartela il progettista dell'impianto (che non è Rubbia).
Siccome potrebbe essere molto difficile individuare il progettista puoi accontentarti della seguente risposta.

L'accumulo termico è progettato per poter alimentare il generatore di vapore senza ricorrere a soluzioni complesse. L'utilizzo del calore dell'accumulo latente (con fusione) avrebbe comportato, in ogni caso, l'impiego di un liquido per "portare" il calore dentro il generatore di vapore.

L'analisi dei costi di investimento e di gestione, valutazioni delle soluzioni dell'affidabilità dell'impianto, ha portato alla scelta del solo accumulo di calore sensibile. L'impiego di un accumulo del calore latente (o di fusione) avrebbe portato a volumi minori ma ad una complessità maggiore.

I costi più bassi di investimento e di gestione, la maggiore affidabilità
dell'accumulo termico sensibile, la minore inerzia termica del sistema di distribuzione del calore, hanno portato alla soluzione adottata in Archimede.

Fra l'altro, richiamo l'attenzione di Tersite, Phitio, RBarba su questa sperimentazione pilota che potrebbe evitare di entrare in quel "cul de sac" del nucleare si, nucleare no. Per favore, rileggetevi le relazioni Enea sul progetto. Niente combustioni, nè ceneri, con questa soluzione!!

Gianfranco

[Suncity]

Ciao Gianfranco

Non avrei mai pensato all'enorme quantità di sali necessari
per accumulare il calore semplicemente riscaldando e
raffreddando visto che, come già detto, esistono materiali
con calore latente anche di 40 kj/mol(circa 1500 kj/kg, silicio) che potrebbero accumulare centinaia di kwh in un m3 di materiale.
Un errore il mio e forse anche di Corrado di valutazione ma ben
accetto, spero.....

[Corrado]

Ciao Suncity

abbiamo avuto la stessa pensata infatti.
Conoscevo già il calore latente di fusione
del silicio(50,2) ma è troppo dispendioso,
meglio prendere come riferimento il comune sale
da cucina(28,5)............


X Gianfranco

sarà come dici, sicuramente era conveniente
sfruttare il calore sensibile.
A quanto vedo il calore di fusione dei sali utilizzati
è molto basso anche se ha un punto di fusione
allettante per il mio forno solare.......
Il sale da cucina ha un ottimo calore di fusione
ma ha la temperatura di fusione troppo elevata per i
miei gusti..e mi ci vorrebbe qualche aggiunta di altro sale
tale da diminuire il punto di fusione senza però abbassare
il calore di fusione.


ciao

[Gianfranco]

...
meglio prendere come riferimento il comune sale
da cucina(28,5)............

X Gianfranco
sarà come dici, sicuramente era conveniente sfruttare il calore sensibile.
A quanto vedo il calore di fusione dei sali utilizzati è molto basso anche se ha un punto di fusione allettante per il mio forno solare.......
Il sale da cucina ha un ottimo calore di fusione ma ha la temperatura di fusione troppo elevata per i miei gusti..e mi ci vorrebbe qualche aggiunta di altro sale tale da diminuire il punto di fusione senza però abbassare
il calore di fusione.

ciao

Nel Vs caso potrebbe essere utile impiegare il calore latente di fusione dei sali. Vediamo se ho capito le Vs intenzioni.

Voi vorreste realizzare un dispositivo solare a concentrazione in cui posizionare un contenitore con i sali da fondere.

Successivamente, vorreste spostare o mettere in contatto il contenitore, con la camera di cottura.

Se dovete farvi una pizza, o il pane, avete bisogno di superfici radianti con temperature di 240-280°C proprio le temperature di fusione dei sali.

In questo caso il sale da cucina (o i sali fertilizzanti) possono andare bene.
Per dettagli dovreste visionare qualche manuale di chimica industriale o tramite google.

Atn: Utilizzate un acciao inossidabile compatibile con i sali da fondere.

Buon divertimento.

Gianfranco

[Corrado]

Ciao Gianfranco

è proprio così, nella camera di cottura del
mio forno solare vorrei mettere dei sali da
fondere che hanno il compito di immagazzinare
il calore ad una temperatura idonea per poi
trasportare il calore dai sali ai fornelli di casa.

Lo vorrei realizzare in muratura, stabile quindi e con
una inclinazione che forse sceglierò di 45°,
adoperando come superfice riflettente l'alluminio oppure
una buona vernice riflettente, avrei pensato di tapparlo
con il vetro........

[Suncity]

Casp.....
Il comune sale da cucina con i tuoi dati riesce a immagazzinare circa 300 kwhcal/m3 a 800 °C che sono più di 100 kwhel/m3!!!!!!!!!!!!!!
Immagazzinare calore in luogo dell'energia elettrica a questo punto mi
sembra molto più vantaggioso sia per l'ambiente che per il portafoglio.....

[Gianfranco]

Casp.....
Il comune sale da cucina con i tuoi dati riesce a immagazzinare circa 300 kwhcal/m3 a 800 °C che sono più di 100 kwhel/m3!!!!!!!!!!!!!!
Immagazzinare calore in luogo dell'energia elettrica a questo punto mi
sembra molto più vantaggioso sia per l'ambiente che per il portafoglio.....

Suncity,

Vuoi formulare meglio il tuo pensiero?
Hai fatto una bella "shakerata" di unità di misura.
Proprio bella!!
Il risultato è notevole: kwhcal !!!! :-)
Se ne parli con il tuo prof. di fisica (ex, immagino) ti toglie il diploma e il saluto per la vita. ! :-)

Quale confronto avevi in mente? Quale altro materiale o soluzione impiantistica hai considerato?

Guarda che immagazzinare 1 kWh (pari a 3.600.000 J) di energia termica non significa avere poi un 1kWh di energia elettrica. Hai le perdite per dispersioni termiche, di distribuzione; hai la perdita di conversione, trasformazione, ecc.. Visto che non sei l'Enel se recuperi 0,3 kWh elettrici è già molto. In ogni caso avresti una minicentrale solare-termo-elettrica in casa.

Se invece recuperi l'energia termica questa può essere 0,9-0,95 kWh. E' quanto Archimede sta dimostrando.

Nel caso del forno solare ti consiglio di pensare al solo accumulo termico.

Corrado diceva che dopo aver fuso i sali vuole portarli in cucina? Per quale motivo? Se in contenitore dei sali fusi è fatto a mo' di recipiente puoi fare a meno della cucina. Risparmieresti sul tempo di cottura. Non credi?

Ragazzi fate le cose semplici!! :-)
A proposito, vi siete presi la briga di andare a vedere cosa hanno fatto altri buoni volenterosi con le vostre stesse intenzioni?
Avete internet e Google. Cosa volete di più?

Gianfranco.

[Corrado]

Ciao Gianfranco

penso che suncity si riferisse ai kwh termici con "kwhcal" infatti
con 300 kwh termici ha poi ricavato 100 kwh elettrici(con l'energia immagazzinata in 1 m3 di sale da cucina!!!...).
E perchè non ricavare anche l'energia elettrica se la temperatura di
fusione dei sali è alta?
Lo Stirling è un motore che trasforma il calore proveniente dall'esterno(è il nostro caso) in energia meccanica e se la differenza di temperatura a cui lavora è alta ha un rendimento elevato.
Inoltre il calore che lo Stirling cede all'ambiente può essere recuperato
con l'acqua.................

[Gianfranco]

...
penso che suncity si riferisse ai kwh termici con "kwhcal" infatti
con 300 kwh termici ha poi ricavato 100 kwh elettrici (con l'energia immagazzinata in 1 m3 di sale da cucina!!!...).
E perchè non ricavare anche l'energia elettrica se la temperatura di
fusione dei sali è alta?
Lo Stirling è un motore che trasforma il calore proveniente dall'esterno(è il nostro caso) in energia meccanica e se la differenza di temperatura a cui lavora è alta ha un rendimento elevato.
Inoltre il calore che lo Stirling cede all'ambiente può essere recuperato
con l'acqua.

Complimenti, per il ... salto mortale con avvitamento! ;-)

Perchè produrre energia elettrica ...?
Infatti, Archimede si prefigge proprio questo. Produrre energia elettrica con il solare termodinamico tramite un accumulo termico, con sali, di breve periodo (molto inferiore alla settimana).

Dici bene. Se utilizzi uno Stirling (fai un giro al laboratorio Sandia) puoi produrre direttamente l'energia elettrica che puoi immettere in rete (per essere utilizzata o convertita in energia potenziale nei bacini di pompaggio o il altre forme).

Potresti utilizzare un Motore Termoacustico (qui ti rimando ai vari post e al sito http://www.energoclub.it/termoacustica.htm) e, anche in questo caso, potresti produrre energia elettrica, ecc.

Potresti produrre e stoccare aria compressa e con questa azionare autoveicoli...

Potresti convertire l'energia termica in idrogeno. Questa è una ulteriore opzione che ti consente una elevata flessibilità d'uso.

Lo diciamo da parecchio tempo: dobbiamo sviluppare molte e varie soluzioni per assicurare elevata flessibilità d'uso dell'energia solare, lì dove abbiamo i maggiori problemi ambientali e carenza di risorse locali.

Il solare abbinato ai trasporti dovrebbe avere la massima priorità di investimento.

Gianfranco

[Suncity]

Ciao Corrado


sono proprio 300 kwh di calore!.....
E' possibile immagazzinare perfino l'eolico
col calore, applicando delle resistenze opportune
le temperature possono variare a seconda della
potenza del vento.......penso che abbia un rendimento migliore
dell'immagazzinamento ad aria compressa.

[Corrado]

Ciao Suncity

Possiamo rilevare che il calore latente di fusione di un
metro cubo di sale da cucina immagazzina calore quanto
100 metri cubi di idrogeno cioè a 1 metro cubo di
idrogeno a 100 atmosfere.
Il calore latente di fusione di un metro cubo di silicio
immagazzina calore quanto 380 metri cubi di idrogeno
cioè quanto un metro cubo di idrogeno a 380 atmosfere.
Quindi perfino utilizzare il calore latente di fusione in luogo
dell'idrogeno per accumulare energia non è assolutamente
da scartare.
In circostanze in cui si richiedono meno rischi anche il semplice
sale comune magari unito a qualche altro sale per abbassare
la temperatura di fusione può sostituire l'idrogeno per
immagazzinare energia.

Ciao

[Vilmo]

[quote="Corrado"]Ciao Suncity

Possiamo rilevare che il calore latente di fusione di un
metro cubo di sale da cucina immagazzina calore quanto
100 metri cubi di idrogeno cioè a 1 metro cubo di
idrogeno a 100 atmosfere.
Il calore latente di fusione di un metro cubo di silicio
immagazzina calore quanto 380 metri cubi di idrogeno
cioè quanto un metro cubo di idrogeno a 380 atmosfere.
Quindi perfino utilizzare il calore latente di fusione in luogo
dell'idrogeno per accumulare energia non è assolutamente
da scartare.
In circostanze in cui si richiedono meno rischi anche il semplice
sale comune magari unito a qualche altro sale per abbassare
la temperatura di fusione può sostituire l'idrogeno per
immagazzinare energia.

Salve a tutti,

bravi continuate così e mi convincerete ad abbandonare l'idea
che l'aria compressa è il più ecologico e pratico sistema di
accumulo di energia.
Saluti.

Vilmo


Ps: cosa ho cliccato sbagliato?