Portfolio
Potenziamento dell'energia solare a concentrazione con la precisione di Endress+Hauser
Misure affidabili e soluzioni intelligenti per un'energia termica solare efficiente, sicura e sostenibile
Introduzione
Un nuovo percorso verso la sostenibilità
Con l'evoluzione del panorama energetico globale e l'aumento della domanda di energia, l'energia solare concentrata (CSP) offre un percorso promettente verso un futuro più sostenibile. Catturando e convertendo l'energia solare in energia termica, il sistema CSP consente di generare elettricità pulita su larga scala.
Oggi, le tecnologie CSP più consolidate includono sistemi a collettori parabolici, torri solari e riflettori lineari di Fresnel (LFR - Linear Fresnel Reflector), tutti dotati di specchi per focalizzare la luce solare su un ricevitore. Il calore raccolto viene utilizzato per produrre il vapore che aziona le turbine a vapore (STG - Steam Turbine Generator) per la generazione di elettricità. Grazie agli accumulatori di energia termica fredda e calda (TES - Thermal Energy Storage) che utilizzano fluidi termovettori come i sali fusi, le centrali CSP possono generare elettricità anche dopo il tramonto.
Fatti principali
Il TES potrebbe triplicare le sue dimensioni entro il 2030
Il mercato globale dello stoccaggio di energia termica (TES) potrebbe triplicare le sue dimensioni entro il 2030, passando dai gigawattora (GWh) di capacità installata nel 2019 a oltre 800 GWh entro un decennio.
Fonte: IRENA
Panoramica del processo
Dettagli del processo di generazione di energia solare concentrata
Approfondimenti
Misura della portata dei fluidi termovettori
La misura accurata della portata è fondamentale per il trasferimento dell'energia termica nelle centrali CSP, un processo che presenta sfide specifiche - in particolare quando si gestiscono fluidi termovettori (HTF - Heat Transfer Fluid) come olio diatermico e sali fusi che raggiungono temperature estreme e rendono inaffidabili i tradizionali misuratori di portata. Generalmente, i sistemi a olio diatermico raggiungono temperature fino a 400 °C (752 °F) mentre quelli a sali fusi possono superare i 550 °C (1,022 °F). Inoltre, l'olio diatermico ha una bassa conducibilità elettrica e una viscosità moderata mentre i sali fusi - in particolare le miscele quali nitrato di sodio e nitrato di potassio - sono altamente corrosivi, soggetti a solidificazione al di sotto dei 220 °C (428 °F) e, se non vengono adeguatamente mantenuti a temperature elevate, comportano il rischio di ostruzione e danneggiamento delle apparecchiature.
Le nostre competenze nel settore
Queste difficili condizioni impongono requisiti rigorosi alla strumentazione, dato che le alte temperature e i cicli termici possono degradare i materiali, influire sule prestazioni dei sensori e richiedere un isolamento speciale. Inoltre, entrambi i fluidi possono modificare le loro proprietà nel tempo, complicando ulteriormente la misura accurata della portata. I misuratori di portata a ultrasuoni risolvono questi problemi garantendo misure precise anche in condizioni difficili, riducendo le perdite di energia e migliorando l'efficienza del trasferimento termico.
- Il sistema può essere completamente isolato termicamente
- L'installazione può essere effettuata senza interrompere le operazioni in corso e non richiede l'uso di una gru
- Proline Prosonic P 500 HT consente l'installazione non invasiva su tubi metallici da DN 50 a 600 (2" - 24"), minimizzando i rischi in ambienti corrosivi ad alta temperatura
- Il rilevamento precoce del deterioramento dei fluidi attraverso il monitoraggio della velocità del suono migliora la sicurezza e la disponibilità
- La diagnostica in tempo reale aumenta l'affidabilità e la continuità operativa
- Nessuna perdita di carico grazie a brevi tratti in entrata/uscita
Approfondimenti
Misura della temperatura nei serbatoi
La misura della temperatura nei serbatoi di sali fusi è fondamentale per il funzionamento sicuro ed efficiente delle centrali CSP. La variazione delle dimensioni dei serbatoi, le temperature superiori a 550 °C (1,022 °F) e l'ambiente corrosivo richiedono termocoppie resistenti con un design flessibile. I sensori sono spesso posizionati a diverse altezze per monitorare la stratificazione, mentre tracciamento termico e isolamento prevengono la solidificazione e garantiscono prestazioni affidabili a lungo termine.
Le nostre competenze nel settore
Endress+Hauser è in grado di fornire un sistema completo per il monitoraggio simultaneo della temperatura in tre punti critici: pareti interne dei serbatoi, basamento dei serbatoi e fluido a sali fusi all'interno dei serbatoi di accumulo termico, garantendo i massimi livelli di sicurezza operativa e affidabilità durante l'intero processo di conversione dell'energia.
- iTHERM MultiSens Flex TMS01 assicura un accurato profilo della temperatura lungo la superficie/parete interna dei serbatoi per proteggerne la struttura, evitare la solidificazione del sale e controllare il trasferimento di calore. Il termometro multipunto consente un monitoraggio affidabile della temperatura anche negli spazi ristretti del basamento per evitare danni meccanici come, ad esempio, crepe nel calcestruzzo
- iTHERM MultiSens Bundle TMS31 permette di ottenere misure precise della temperatura nei sali fusi monitorando i valori all'interno dei serbatoi a diversi livelli e consentendo la determinazione del contenuto energetico e dello stato di carica, oltre che il controllo del processo del sistema di accumulo dei sali
Approfondimenti
Misura di livello nei sistemi CSP
La misura di livello nei sistemi a sali fusi è tecnicamente impegnativa a causa delle estreme temperature, delle proprietà corrosive dei sali e del rischio di solidificazione. Tuttavia, con una costruzione robusta e tecnologie avanzate, è possibile ottenere un monitoraggio affidabile nei serbatoi del sali caldi e nei collettori. Mantenere i corretti livelli è fondamentale per la sicurezza operativa e la capacità di accumulo dell'energia nelle centrali CSP, dove i sali fusi nel ricevitore si riscaldano rapidamente sotto la luce solare concentrata. La misura di livello in tempo reale nei serbatoi di compensazione in entrata e in uscita impedisce il surriscaldamento o la combustione dei ricevitori, mentre il monitoraggio accurato dei serbatoi di accumulo termico e dei vasi di espansione dell'olio diatermico (HTF) garantisce la stabilità complessiva del processo.
Le nostre competenze nel settore
Con il radar senza contatto, Endress+Hauser fornisce misure di livello precise e affidabili nei serbatoi di sali fusi e nei vasi di espansione dell'olio diatermico (HTF), consentendo di salvaguardare la sicurezza operativa, ottimizzare la capacità di accumulo dell'energia e garantire efficienza e affidabilità nell'intero impianto.
- Il sensore radar Micropilot FMR62B a 80 GHz è dotato di un'opzione per alte temperature (fino a 450 °C (842 °F) e oltre con distanziatore di isolamento termico) ed è immune alle fluttuazioni di pressione e temperatura
- La tecnologia a 80 GHz offre un angolo di emissione stretto che minimizza le interferenze causate da ostruzioni interne
- Sviluppate in conformità a IEC 61508, queste soluzioni garantiscono il massimo livello di sicurezza
Approfondimenti
Misura della temperatura nei ricevitori
I sistemi a fluido termovettore (HTF) costituiscono la spina dorsale delle centrali CSP perché trasferiscono il calore dai collettori solari al sistema di generazione del vapore (SGS - Steam Generation System). Il monitoraggio continuo della temperatura serve a garantire uno scambio termico ottimale e a prevenire il surriscaldamento che può danneggiare le apparecchiature e ridurre l'efficienza. Nelle centrali elettriche a torre solare, la radiazione concentrata può aumentare la temperatura della superficie del ricevitore fino a circa 1.000 °C (1,832 °F), con limiti effettivi che dipendono dal fluido termovettore. Indipendentemente dalla tecnologia CSP, la misura accurata della temperatura sulla superficie del ricevitore e all'interno del fluido termovettore - come l'olio diatermico o i sali fusi nei tubi del ricevitore - è fondamentale per l'efficienza del sistema e la sicurezza operativa.
Le nostre competenze nel settore
Endress+Hauser fornisce soluzioni di misura estremamente accurate, affidabili e comprovate della temperatura del fluido termovettore nelle centrali CSP, garantendo uno scambio termico stabile, prevenendo il surriscaldamento e massimizzando la disponibilità e l'efficienza dell'impianto.
- iTHERM CableLine TSC310 fornisce misure precise e affidabili della temperatura direttamente sulla superficie del ricevitore, garantendo un monitoraggio accurato in condizioni di calore estremo, per un assorbimento energetico ottimale e la sicurezza del sistema
- iTHERM ModuLine TM111 assicura una misura altamente affidabile della temperatura del fluido termovettore sul tubo ricevitore di calore, consentendo un funzionamento stabile, uno scambio termico efficiente e la protezione dal surriscaldamento del sistema CSP in condizioni gravose
Conclusioni
La nostra offerta
Endress+Hauser supporta la transizione verso la generazione di energia solare su larga scala con dispositivi di misura affidabili e soluzioni specifiche per le centrali CSP. Dal campo solare ai sistemi di accumulo dell'energia termica e di generazione del vapore, la nostra strumentazione garantisce un funzionamento sicuro, efficiente e costante, contribuendo al successo a lungo termine delle iniziative di utilizzo dell'energia solare.
- Strumentazione e competenze specifiche a supporto della fornitura energetica decentralizzata e della generazione di energia rinnovabile da un unico fornitore
- Tecnologia e soluzioni comprovate per sistemi CSP che garantiscono sicurezza, affidabilità ed efficienza
- Competenza assoluta nell'ottenimento di misure accurate e affidabili in condizioni estreme
- Ottimizzate le prestazioni del sistema riducendo i costi operativi con la Heartbeat Technology che, oltre ad assicurare un'autodiagnostica continua, avvisa l'utente quando è necessario un intervento
Note finali
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