Energie rinnovabili

Nei sistemi CSP, l’energia solare viene concentrata da specchi — come i collettori parabolici lineari — su un tubo ricevitore posto nel fuoco della parabola. Al suo interno scorre un fluido termovettore in grado di immagazzinare e trasportare calore.

Attraverso uno scambiatore di calore, l’energia raccolta può essere utilizzata per:

• alimentare processi industriali,
• generare vapore ad alta pressione,
• azionare turbine per la produzione di energia elettrica.

Componenti principali del sistema CSP:

• Specchi riflettenti, spesso realizzati in pellicola PET + argento, più leggera e resistente rispetto agli specchi in vetro;
• Tubo ricevitore, composto da strati di acciaio e ceramica per garantire elevate proprietà termiche;
• Fluido termovettore, generalmente una miscela di sali fusi, in grado di operare in un ampio intervallo di temperature grazie al punto di solidificazione più basso rispetto ai fluidi tradizionali;
• Struttura di supporto, che assicura stabilità meccanica.

I sistemi CSP (Concentrated Solar Power) si classificano in base al tipo di raccolta solare adottata. Le principali configurazioni includono:

• Fresnel lineare
• Ricevitore centrale (torre solare)
• Disco parabolico
• Trogolo parabolico

Attualmente, i trogoli parabolici sono i più diffusi a livello commerciale, ma i sistemi a torre stanno acquisendo sempre più importanza grazie alla loro scalabilità e performance.

L’integrazione con un sistema di accumulo termico (TES – Thermal Energy Storage) trasforma il CSP in una tecnologia in grado di fornire energia anche in assenza di sole, superando i limiti delle rinnovabili intermittenti come il fotovoltaico e l’eolico.

Vantaggi del sistema CSP-TES:

• Fornibilità continua di energia termica o elettrica ad alto valore
• Riduzione dell’uso di generatori fossili costosi e inquinanti
• Fornitura di servizi ausiliari alla rete elettrica (regolazione, riserve rotanti, ecc.)
• Capacità di risposta rapida alla domanda energetica di picco

Il controllo della pressione del fluido termovettore nei vari stadi del processo è fondamentale per la stabilità e la sicurezza dell’impianto.

I trasmettitori di pressione Gefran serie CSP sono appositamente sviluppati per queste applicazioni ad alta temperatura. Le loro principali caratteristiche tecniche includono:

• Misura della pressione fino a 600°C
• Trasmissione idraulica della pressione tramite liquido incomprimibile NaK (Sodio/Potassio)
• Elemento sensibile realizzato con estensimetro a ponte di Wheatstone su tecnologia thick film
• Stelo rigido + guaina flessibile per proteggere l’elettronica dalla temperatura
• Attacco a flangia per una connessione sicura al processo

Tecnologia film spesso su acciaio

Grazie al processo di screen printing (serigrafia), vengono depositati sulla membrana in acciaio:

• Strati isolanti (dielettrici),
• Strati conduttivi in cermet,
• Strati resistivi per il ponte di misura.

Il trattamento termico in più fasi (da 200°C a 900°C) assicura robustezza, affidabilità e stabilità del sensore nel lungo periodo.
Lo spessore della membrana determina l’intervallo di misura, adattandosi alle pressioni del fluido in condizioni operative complesse.

Una corretta installazione del sensore è fondamentale per garantirne precisione e durata.

Raccomandazioni tecniche:

• Evitare di posizionare la punta del sensore direttamente all’interno del tubo principale;
• Utilizzare una deviazione piezometrica per misure più stabili;
• Non isolare lo stelo del sensore con materiali coibentanti;
• Limitare l’isolamento termico alla zona sotto la flangia, per contenere il riscaldamento dell’elettronica e ridurre la deriva termica.

La misura della temperatura è altrettanto importante nella gestione dei processi nei sistemi CSP, sia per l’efficienza termica che per la sicurezza operativa.

A seconda delle esigenze specifiche, si possono utilizzare:

• Termocoppie
• Termoresistenze

Entrambe le tecnologie permettono misure dirette o indirette, installabili all’interno o all’esterno del tubo ricevitore.

In particolare vengono adottate diverse tipologie di rilevamento in funzione della specifica necessità. Possono pertanto essere utilizzate termocoppie o termoresistenze a misura indiretta, quali TC/TR a collare, piuttosto che TC/TR PAD.

Misure a diretto contatto con il fluido, sono gestite attraverso soluzioni a pozzetto.

Due sono le tipologie costruttive tipicamente utilizzate in ambito CSP: ad isolatori ceramici e ad ossido minerale (MgO). Per tutte le tipologie di TC/TR sono disponibili versioni con segnale passivo TC J/K, oppure PT100, piuttosto che amplificate con segnale 4-20mA. Classe di precisione 1 DIN, 1/2 DIN, 1/3 DIN, 1/5 DIN e 1/10 DIN in conformità alle normative IEC 751-DIN 43760 per le termoresistenze e tre classi di tolleranza 1,2 e 3 in conformità alle normative IEC 60584-2 per le termocoppie.