I sistemi a torre solare: ricerca e sviluppo nella tecnologia solare a più alta concentrazione (Erminia Leonardi, CRS4, 13 Dic. 2012)

Energia solare a concentrazione (Aula Scherma Facoltà Architettura, Complesso ex Mauriziano, Via Corte d'Appello, Cagliari) Giovedì 13 Dicembre 2012 - 16:30
Seminario di Erminia Leonardi (Programma Energie Rinnovabili, CRS4)

Specchi di sole (Marco Camerada, La Chimica e l'Industria - N.5 - giugno 2012)

La radiazione che ogni giorno dal sole giunge sulla terra rappresenta la principale risorsa energetica del nostro pianeta. Tra le diverse tecnologie disponibili in grado di sfruttare la radiazione solare per la produzione di energia rivestono particolare importanza i sistemi solari a concentrazione, che si basano su sistemi di specchi con diverse configurazioni Gli impianti solari termodinamici a concentrazione, CSP (Concentrating Solar Power), convertono l'energia proveniente dal sole in calore ad alta temperatura attraverso sistemi di specchi (campo solare) che, a seconda della specifica tecnologia, possono avere differenti configurazioni.
La principale applicazione degli impianti CSP è l'utilizzo dell'energia termica ad alta temperatura per la produzione di energia elettrica. Uno dei grandi vantaggi di questi impianti, rispetto ad altre tecnologie alimentate da fonte rinnovabile, è la possibilità di poter accumulare l'energia raccolta dal sole e produrre energia elettrica anche quando il sole non è disponibile (la notte o in presenza di copertura nuvolosa), superando l'intrinseca discontinuità che caratterizza la fonte solare e la maggior parte delle fonti rinnovabili. Non tutta l'energia solare che giunge al suolo, però, può essere utilizzata negli impianti solari a concentrazione. La radiazione solare che attraversa l'atmosfera interagisce con le molecole che la compongono con il vapore d'acqua, gli aerosol e le nuvole, venendo in parte assorbita e in parte diffusa.
La radiazione solare che arriva al suolo, quindi, è solo una frazione di quella proveniente dal sole. Della frazione di radiazione che giunge a terra, inoltre, la componente di interesse nei sistemi a concentrazione è la radiazione solare diretta o DNI (Direct Normal Irradiance), quella, cioè, che giunge al suolo senza essere diffusa e deviata dall'atmosfera e che può, quindi, essere concentrata dai sistemi di specchi. La DNI viene definita come la densità di flusso della radiazione solare per unità di superficie ricevuta su un piano perpendicolare alla direzione del sole. La corretta valutazione della DNI disponibile in un sito è quindi il primo passo da compiere per verificare l'idoneità del sito in esame, all'installazione di un impianto solare termodinamico a concentrazione. La DNI presenta notevoli variazioni sia spaziali che temporali: dipende fortemente dalle condizioni microclimatiche locali e varia sensibilmente sia durante il giorno, sia nelle varie stagioni dell'anno, sia da un anno all'altro.
Per caratterizzare correttamente un sito dal punto di vista della DNI occorre quindi intraprendere delle campagne di misura a terra per più anni.
L'accurata e continua misurazione a terra della DNI viene fatta con centraline meteo solari equipaggiate con una strumentazione costosa e che richiede una frequente manutenzione con conseguenti difficoltà operative di gestione della campagna di misura stessa. Per tali ragioni le misure di DNI sono ancora oggi poco diffuse e scarsamente disponibili. Informazioni sulla DNI possono essere ottenute anche utilizzando dei modelli che elaborano le misure satellitari e stimano la radiazione che giunge al suolo.
Tali modelli sono importanti, soprattutto, per disporre di serie storiche di misure sul sito di interesse e per avere una valutazione preliminare della risorsa solare con dei costi contenuti prima di avviare una campagna di misura a terra. Di contro, l'utilizzo dei modelli satellitari comporta una bassa accuratezza e una ridotta risoluzione temporale. La stima della DNI tramite i modelli satellitari è affetta, infatti, da un errore che può superare anche il 40-50% sui valori cumulati dell'energia in un singolo mese, mentre si riduce al 10-15% sui valori di energia raccolta in un anno. La campagna di misura a terra, quindi, è sempre necessaria prima di avviare la realizzazione di un impianto CSP, in quanto consente di valutare opportunamente anche quei fenomeni legati a microclimi locali che risultano importanti per la stima di producibilità di un impianto e che, generalmente, non si riesce a rilevare dai dati ricavati da misure satellitari della DNI. Nel panorama italiano la Sardegna rappresenta indubbiamente una delle regioni più interessanti per lo sviluppo di impianti CSP ma fino a qualche anno fa le informazioni disponibili sulla DNI nel territorio sardo risultavano scarse e frammentarie. Il CRS4, grazie a strette collaborazioni con Ottana Energia e Sorgenia, ha recentemente effettuato la prima campagna di misura comparativa della radiazione solare diretta su due siti del territorio sardo. La campagna di misura, iniziata nel 2009 e tuttora in corso, è stata effettuata utilizzando due centraline meteo-solari localizzate nei siti industriali di Ottana (Nuoro) e di Macchiareddu (Cagliari), candidati a ospitare impianti CSP per la produzione di energia elettrica. L'attività di analisi e monitoraggio della DNI condotta in questi anni dal CRS4 ha consentito di acquisire importanti informazioni sia sulla quantità che, in particolare, sulla 'qualità' della radiazione solare disponibile nei siti esaminati. La produttività di un impianto solare termodinamico, infatti, dipende strettamente non solo dalla quantità della fonte primaria disponibile ma anche da come essa è distribuita durante l'arco del giorno e dell'anno (qualità della DNI). Occorre definire cioè quali sono i massimi valori di intensità disponibili e quali sono i più frequenti nell'arco dell'anno. Questo tipo di informazioni, che sono caratteristiche del sito in esame, sono essenziali per dimensionare correttamente l'impianto e definire le modalità operative in base alle quali deve funzionare una volta entrato in esercizio. Grazie alle analisi dei dati ottenuti dalle misure a terra della DNI e al confronto con le serie storiche ottenute dai modelli satellitari validati con le misure a terra, si è potuto affermare che i siti esaminati in Sardegna presentano caratteristiche di radiazione diretta, sia in termini di 'qualità' che quantità, adatte allo sviluppo di iniziative nel settore del CSP.
La prosecuzione delle campagne di misura e l'auspicata installazione di ulteriori centraline meteo solari potranno consentire di disporre di una mappatura della DNI del territorio sardo per poter definire i migliori siti candidati a ospitare impianti solari termodinamici e valutare le reali potenzialità della regione.
Gli sviluppi futuri dell'attività di ricerca prevedono, inoltre, l'implementazione di strumenti software che, una volta accoppiati con modelli di meteorologia locale e a tempi brevi, permetteranno la previsione a breve termine della DNI per la gestione ottimale degli impianti CSP.
Bilancio di energia della terra: solo una frazione dell'energia proveniente dal sole giunge al suolo (Fonte: NASA) Esempio di analisi 'qualitativa' della radiazione solare diretta: distribuzione di frequenza dell'intensità della DNI Della frazione di radiazione solare che giunge a terra solo quella (DNI - direct) che giunge al suolo senza essere diffusa e deviata dall'atmosfera può essere utilizzata dai sistemi solari a concentrazione (Fonte: Al Hicks, NREL) a cura di Marco Camerada, ricercatore gruppo energie rinnovabili del CRS4
Foto: Collettori parabolici lineari di un impianto solare termodinamico a concentrazione (Fonte: Archimede Solar Energy)
Foto: Centralina per la misura della radiazione solare diretta a Macchiareddu (Cagliari)

Energia solare a concentrazione (Cagliari, 19 Aprile 2012)

Seminario del CRS4 (Centro di ricerca, sviluppo e studi superiori in Sardegna) dedicato all'Energia solare a concentrazione. Il seminario si è svolto il 19 Aprile 2012 nell'Aula Magna della Facoltà di Architettura dell'Università di Cagliari, in tre parti:

• Bruno D'Aguanno (CRS4) - Dalla radiazione solare diretta alla produzione di calore, elettricità e combustibili solari (introduzione ai processi fisici collegati allo sfruttamento eco-sostenibile dell'Energia Solare, allo stato dell'arte delle tecnologie disponibili ed alle loro potenzialità sul territorio della Sardegna).
  
• Marco Camerada (CRS4) - La radiazione solare diretta (DNI): le misure a terra e la loro rilevanza nelle applicazioni industriali per la produzione di energia (attività di ricerca svolte dal CRS4 nell'ambito della campagna di misura della radiazione solare diretta, DNI-Direct Normal Irradiation, in corso a Macchiareddu, Cagliari. La DNI è una grandezza fondamentale per le tecnologie solari a concentrazione ed è fortemente dipendente dalle condizioni di irraggiamento locali, durante il seminario verranno presentate le metodologie di analisi utilizzate per la sua corretta valutazione in relazione allo sviluppo di impianti solari termodinamici a concentrazione o CSP).
  
• Manuel Floris (borsista Regione Autonoma della Sardegna) - La radiazione solare diretta: la misura da satellite e il confronto con le misure a terra (modelli fisici utilizzati per la determinazione di lunghe serie temporali della DNI e mostrerà un confronto fra le misure ricavate da questi modelli e le misure dirette realizzate in Sardegna presso i siti di Macchiareddu e di Ottana).

Le presentazioni dei relatori:

• Slide seminario D'Aguanno (slideshare)
• Slide seminario Camerada (slideshare)
• Slide seminario Floris (slideshare) 

Energia solare a concentrazione. Seminario del CRS4 il 19 aprile a Cagliari.

Seminario del CRS4 a Cagliari: Energia solare a concentrazione (presidenza facoltà di architettura, 19 aprile, 16 e 30, ingresso libero, informazioni e registrazione nel sito del CRS4)

• 16 e 30 Bruno d’Aguanno (CRS4) Dalla radiazione solare diretta alla produzione di calore, elettricità e combustibili solari Il seminario fornirà un’introduzione ai processi fisici collegati allo sfruttamento ecosostenibile dell’Energia Solare, allo stato dell’arte delle tecnologie disponibili e alle loro potenzialità sul territorio Sardo
• 17 e 30 Marco Camerada (CRS4) La radiazione solare diretta: le misure a terra e la loro rilevanza nelle applicazioni industriali per la produzione di energia Il seminario presenterà le attività di ricerca svolte dal CRS4 nell’ambito della campagna di misura della radiazione solare diretta (DNI - Direct Normal Irradiation) in corso a Macchiareddu (CA). La DNI è una grandezza fondamentale per le tecnologie solari a concentrazione ed è fortemente dipendente dalle condizioni di irraggiamento locali, durante il seminario verranno presentate le metodologie di analisi utilizzate per la sua corretta valutazione in relazione allo sviluppo di impianti solari termodinamici a concentrazione (impianti CSP)
• 18 e 30 Manuel Floris (borsista Regione Autonoma della Sardegna) La radiazione solare diretta: la misura da satellite e il confronto con le misure a terra Il seminario porterà l’attenzione sui modelli fisici utilizzati per la determinazione di lunghe serie temporali della DNI e mostrerà un confronto fra le misure ricavate di questi modelli e le misure dirette realizzate in Sardegna presso i siti di Macchiareddu e Ottana.

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Il Crs4 scommette sul solare e forma 30 nuovi ricercatori (La Nuova Sardegna, 7 gennaio 2010)

Il Crs4 scommette sul solare e forma 30 nuovi ricercatori (La Nuova Sardegna, 7 gennaio 2010)
CAGLIARI. Il Crs4 punta sull’energia solare. E, insieme a due aziende private (Rtm e Sapio) specializzate nel settore, all’università di Cagliari e a Sardegna Ricerche, bandisce un concorso per la «formazione di nuove professionalità per lo sviluppo e l’applicazione delle tecnologie innovative nel settore dell’energia solare». In tutto il bando offre trenta borse di studio.
Ai corsi potranno infatti partecipare 30 giovani aspiranti ricercatori con tre diversi profili professionali: ricercatori modellisti, ricercatori processisti e tecnici di laboratorio. I primi si specializzeranno in scienze termotecniche applicate all’energia solare, gli altri ricercatori e i tecnici di laboratorio si occuperanno di sviluppo e progettazione di tecnologie avanzate per la conversione dell’energia solare. Le domande devono essere presentate entro il 18 gennaio. I vincitori ricevernno una borsa «commisurata alla durata del corso e al profilo professionale».
Il Crs4 si occupa di ricerche nel campo dell’energia solare dai tempi in cui era diretto da Carlo Rubbia, che da allora punta molto sul solare. I giovani coinvolti si inseriranno nel progetto di ricerca varato nel 2007 Estate Lab, il cui obiettivo è «dimostrare la fattibilità della produzione efficiente, pulita e competitiva di energia elettrica a partire dalla fonte energetica solare, attraverso la gestione termodinamica ad alta temperatura dell’energia solare raccolta, concentrata e immagazzinata».

Bando di selezione per 30 borse di studio. Corsi Energia Solare. Macchiareddu (Cagliari)

Il CRS4 S.r.l. Uninominale, l’Università degli Studi di Cagliari (DIMECA e DIEE), R.T.M. S.p.A., SAPIO Produzione Idrogeno Ossigeno S.r.l., Sardegna Ricerche comunicano che è indetta una selezione per titoli e colloquio per l’ammissione al corso di Formazione di nuove professionalità per lo sviluppo e l’applicazione delle tecnologie innovative nel settore dell’energia solare, per 30 partecipanti divisi in 3 distinte figure professionali.
Il bando è inquadrato nell’ambito del progetto di rilevanza nazionale ESTATE LAB - "Laboratorio per lo sviluppo di tecnologie solari termiche a concentrazione" - cofinanziato dal Ministero della Ricerca.
Requisiti per partecipare alla selezione: laurea specialistica, laurea magistrale o laurea vecchio ordinamento in fisica, matematica, informatica, ingegneria per la figura di ricercatori modellisti (durata 24 mesi); laurea specialistica, laurea magistrale o laurea vecchio ordinamento in ingegneria chimica, ingegneria elettrica, ingegneria meccanica per la figura di ricercatori processisti (durata 24 mesi); diploma secondario di istituto tecnico industriale o laurea di primo livello in ingegneria industriale per la figura di tecnici di laboratorio (durata 15 mesi).
Ai 30 partecipanti sarà erogata una borsa commisurata alla durata del corso e al profilo professionale. Sede: Macchiareddu (Cagliari). Le domande di partecipazione dovranno pervenire improrogabilmente entro e non oltre le ore 12.00 del 18 gennaio 2010. Il bando completo è reperibile nel sito internet www.crs4.it/ecp/projects

Solare termodinamico, la conferenza Stato-Regioni dà il via libera al decreto

Greenreport, 26 marzo 2008
LIVORNO. La conferenza unificata Stato-Regioni ha dato via libera al decreto per il sistema di incentivazione per la produzione di energia da solare termodinamico.
Il decreto prevede tariffe incentivanti della durata di 25 anni che vanno da 0,28 a 0,22 euro per ogni Kilowattora prodotto da aggiungere al prezzo di vendita, per gli impianti che sfruttano la tecnologia solare termodinamica ed intende incentivare tecnologie che utilizzano termoconvettori non inquinanti ed impianti che prevedano l’accumulo di energia. Gli incentivi previsti sono cumulabili con finanziamenti in conto capitale che rientrano nelle soglie del 10% del costo dell’investimento e con capitalizzazione anticipata eccedente il 25% del costo dell’investimento. Qualora ci siano investimenti che superano queste percentuali verranno ridotte le tariffe incentivanti in rapporto al finanziamento ricevuto.
«Si tratta di un ottimo risultato che finalmente permette anche all’Italia di puntare su una forte diffusione del solare termodinamico a concentrazione – ha commentato il ministro dell’ambiente Alfonso Pecoraro Scanio - È un passo importantissimo che porterà anche nel nostro Paese, come già avvenuto in Spagna, allo sviluppo di una tecnologia innovativa e ad emissioni zero per la produzione di energia elettrica».
L’obiettivo nazionale previsto al 2016 è di circa 200 megawatt prodotti con questa nuova tecnologia. Il Governo conferma così l´impegno per la produzione di energia solare legato al ‘progetto Rubbia’, nominato consulente per le rinnovabili dallo stesso ministero dell’ambiente dopo il ritorno in patria del premio Nobel, che si era trasferito in Spagna per realizzare un analogo impianto di dimensioni assai più vaste.
«Con questo decreto - ha concluso il ministro Pecoraro Scanio - continua il percorso avviato con il ritorno in Italia del premio Nobel Carlo Rubbia, proseguito con la creazione della task force per il piano nazionale sul solare termodinamico, con gli accordi di programma con le regioni Puglia, Calabria, Lazio e Sardegna per la costruzione delle prime centrali e con lo sbocco delle risorse (20 milioni per il termodinamico e 20 milioni per le altre fonti rinnovabili) previste dalla Finanziaria del 2008 e che permetterà, concretamente, di sviluppare una tecnologia pulita, sicura ed amica dell’ambiente».

Via libera alle centrali a energia solare (La repubblica, 27 marzo 2008, pag. 23)

ROMA - Arrivano anche in Italia le centrali elettriche a energia solare. A consentirlo un decreto legislativo che ha ottenuto l'approvazione della Conferenza Unificata Stato-Regioni. In questo modo anche grandi impianti potranno usufruire delle tariffe incentivate ora riservate ai pannelli solari installati nelle case e nei condomini.
«Il decreto fa sì che finalmente anhe l'Italia potrà puntare su una forte diffusione del solare termodinamico a concentrazione - ha commentato il ministro dell'Ambiente Alfonso Pecoraro Scanio - è un passo importantissimo che porterà il nostro Paese, come già avvenuto in Spagna, allo sviluppo di una tecnologia innovativa e ad emissioni zero per la produzione di energia elettrica. Già Calabria, Sardegna, Puglia e Lazio avevano firmato con il ministro dell'Ambiente degli accordi per questo tipo di centrali». L'obiettivo è raggiungere i 150-200 Mw di potenza installata entro il 2012.

Via libera alle centrali a energia solare (La repubblica, 27 marzo 2008, pag. 23)

CRS4 ESTATE project

Ecco come dovrebbe diventare il nostro dimostratore ESTATE project: Laboratorio per lo sviluppo di tecnologie solari termiche a concentrazione.
Ministero dell’Università e della Ricerca: DM23161 del 16/05/2005. Progetto di Ricerca: Laboratorio pubblico-privato per lo sviluppo di tecnologie per l’energia solare termica ad alta temperatura (CRS4, Università di Cagliari, RTM SpA, SAPIO produzione ossigeno SRL, Sardegna Ricerche).

La nuova stagione dell'energia pulita. Darwin 24, 2008

Il bimestrale Darwin, in edicola il 3 marzo, contiene un servizio sul solare termodinamico a concentrazione, firmato da Bruno D'Aguanno e Andrea Mameli (CRS4).