Studio ed analisi critica dei sistemi di accumulo termico a media temperatura

In the present document, firstly, an overview of the major thermal energy storage (TES) systems at medium temperature (550 ° C), to be installed in a Concentrated Solar Power plant is reported, and, then, an innovative concept of thermal energy storage system is proposed. The overview starts from the various available TES options and the historical evolution of the TES concepts to get the definition of an "ideal" thermal energy storage system to be implemented in future plants. These principles also meet the specifications of the thermal energy storage system proposed by ENEA. This system consists of a conical tank, with an internal liner capable, thanks to its geometric aspect, to compensate for differential thermal expansion. After its innovative technical characteristics have been shown and its dimensions evaluated from a thermal point of view, a careful economic analysis designed to verify the economy has been carried out. From this analysis it appears that the conical thermal energy storage system costs would be about 21$/kWht, comparable to the objective (valued at approximately 20-25$/kWht) and probably reduced through the introduction of innovative solutions such as the use of a passive air cooling for the basement/container and an high temperature High Performance Concrete for the same container. This work is part of the “Obiettivo Realizzativo 4” of the MIUR project named ELIOSLAB.

Nel presente documento viene riportata, dapprima, una panoramica sui principali sistemi di accumulo termico a media temperatura (550°C), da poter installare in impianti ad energia solare utilizzanti la tecnologia CSP (Concentrated Solar Power), e, quindi, proposto un concetto innovativo di sistema di accumulo termico. La panoramica prende spunto dalle varie opzioni di accumulo disponibili e dalla evoluzione storica dei concetti di accumulo per arrivare alla definizione di un sistema di accumulo “ideale” da realizzare nei prossimi impianti. A tali principi rispondono anche le specifiche del sistema di accumulo pensato da ENEA. Tale sistema è costituito da un contenitore di forma conica, con un liner interno capace, grazie al suo aspetto geometrico, di compensare le dilatazione termiche differenziali. Dopo averne mostrato le caratteristiche tecniche innovative ed averlo dimensionato da un punto di vista termico, si è proceduto ad una attenta analisi economica atta a verificarne l’economicità. Da tale analisi emerge che il sistema di accumulo conico si attesterebbe su costi 21$/kWht comparabili a quelli obiettivo (valutati in circa 20-25$/kWht) e probabilmente riducibili attraverso l’introduzione di soluzioni innovative quali l’utilizzo della refrigerazione passiva ad aria del basamento/contenitore e di un cemento High Performance ad alta temperatura per il contenitore stesso. Il presente lavoro è parte dell’Obiettivo Realizzativo 4 del progetto MIUR denomitato ELIOSLAB