Sts-Med Regional Meeting - Corallo
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Workshop Regionale
«IMPIANTI A CONCENTRAZIONE SOLARE POLIGENERATIVI
una risposta integrata al fabbisogno energetico
delle comunità mediterranee»
IL Solar Cooling
Giuseppe Corallo - Ricercatore ENEA [email protected]
Palermo, 6 Novembre 2013
STS-Med Workshop Regionale Palermo, 6 Novembre 2013
Small scale thermal solar district units for Mediterranean communities
Il Solar Cooling:
Insieme di tecnologie per il condizionamento dell’ aria con azionamento ad energia solare.
•Cicli chiusi (macchine assorbimento/adsorbimento)
•Cicli Aperti (desiccant cooling)
•Cicli a compressione +Fotovoltaico
STS-Med Workshop Regionale Palermo, 6 Novembre 2013
Radiazione solare
Fonte: SolarNext
Cicli Chiusi: Macchine ad assorbimento
Fonte: G. Corallo, lezioni per progetto SICENEA
Cicli Chiusi: Macchine ad assorbimento
Tipologie disponibili: •Acqua-Ammoniaca
•Acqua-Bromuro di Litio
Macchine ad Acqua-Ammoniaca (ROBUR- 17kwf/35kWc)
Macchine ad Acqua-Bromuro di Litio (Yazaki 17-180 kWf)
Cicli Chiusi: Macchine ad adsorbimento
Fonte: SOLAIR Project http://www.solair-project.eu/146.0.html
Macchine ad adsorbimento (Sortech 8/15 kWf)
Cicli aperti: desiccant cooling
Fonte: SOLAIR Project http://www.solair-project.eu/146.0.html
Macchine a ciclo chiuso: prestazioni comparate
Tipo Temp. Torre COPc Taglia H2O-LiBr SE 75-95°C SI 0.7
4.5kW – qualche MW
H2O-LiBr DE 160 °C SI 1.1
H2O-NH3 190 °C 90 °C
NO
SI
0.7
0.7
17 kWf
5-10 kWf
Adsorbimento 65-72 SI 0.6 (°) 8-500 KWf
(°) 18-15 °C
Superficie captante specifica m2/kWf:
Tipo Effic % COP m2/kWf H2O-LiBr SE 60 .7 2.05
H2O-LiBr DE 50 1.1 1.45
H2O-NH3 60 .7 2.05
Adsorbimento 60 .6 2.39
Compr+Fotovoltaico 14 3 2.2
Limite di convenienza per la potenza elettrica in più
dei servizi:
Pel < < 0.33 kWel / kWf
Attività ENEA
• Sviluppo prototipi ad H2O-NH3
• Studi di fattibilità
• Impianti Dimostrativi
• Spin-Off STAR
Sviluppo prototipi H20-NH3
• ISPCA 1 (1983/1986) Biklim-Belleli
• ISPCA 2 / 2 sc (1986/1990) Biklim-Belleli
• AR 15 (1991/1996) Merloni – Italgas
• 11/25 kW (1995-2000) SRS-Cebelcor
• 7 kW (2008-2010) Kloben
• 18 kW ( 2010-2011) AdP MSE
Prototipo ISPCA 1
Caratteristiche :
•Pompa di Calore H2O-NH3
•Riscaldamento elettrico
•Potenza termica 13 kW a ~ 60°C
Prototipi ISPCA 2 e 2 sc
Caratteristiche :
•Pompa di Calore H2O-NH3
reversibile
•Riscaldamento a gas (indiretto 2
SC)
•13 kW potenza termica a ~ 60°C
•Modulo a condensazione (2)
•Scambiatori a piastre (2 SC)
•Valvola di inversione acqua (2 SC)
Prototipo AR 15 - MTS / Italgas
Caratteristiche :
•Pompa di Calore H2O-NH3
reversibile
•Riscaldamento indiretto a gas con
recupero fumi
•Bruciatore modulante
•Potenza termica 50 kW a ~ 60°C
•Potenza frigorifera 15 kW
•Scambiatori a piastre “Plate Grid”
•Valvola di inversione acqua
Prototipi “11 e 25 kW” – NET
Caratteristiche:
•Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile
•Riscaldamento a gas
•11/25 kW frigoriferi (7-12 °C)
•25/50 kW termici (45-55 °C)
•Bruciatore modulante
•Valvola di inversione acqua
Prototipo 7 kW - Kloben
• Caratteristiche:
• Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile • Riscaldamento ad Acqua Calda
(100°C) • 7 kW frigoriferi (7-12 °C) • 18 kW termici (35 /45 °C) • Raffreddamento estivo con torre
Prototipo 18 kW - AdP MSE
• Caratteristiche:
• Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile • Riscaldamento ad Acqua Calda (100°C) • 18 kW frigoriferi (7-12 °C) • 47 kW termici (35 /45 °C) • Raffreddamento estivo con torre
Studi di fattibilità
• Simulazione dinamica edificio-impianto con codice TRNSYS
• Ottimizzazione dei parametri sensibili mediante algoritmo PSO
Simulazione
YES NOT
INITIAL
PARAMETERS
P10… PN
0
ENERGY
CALC.
TRNSYS
(BUILDING)
PAY-BACK
CALC.
COSTS
CALC.
START
P.B.=MIN ?
STOP
PARAM.
CHANGE
V2
ABSORPTION MACHINE
BACKUP BOILER
V1
V3
SOLAR STORAGE
SO
LA
R F
IEL
D
BUILDINGUSER STORAGE
COOLING TOWER
Ottimizzazione
Simulazione edificio F51
Ottimizzazione Solar H&C Aula Magna RM3 (70kW freddi)
PBT
(anni)
Delta
Inv.
(Euro)
SUP SOL
(m2)
ACC_UT
(m3)
ACC_SOL (m3) Solare
%
Risp
Gas %
Risp
Elett %
Robur H2O-NH3
olio diatermico
12.51 74118 104 1.35 1.43 78.4 74.5 70.4
Robur H2O-NH3
acqua in pressione
12.34 72687 100 1.47 1.58 76.8 74.2 70.6
Broad H2O-LiBr DE
olio diatermico
13.7 79283 83 1.81 1.18 67.5 63 74.9
Broad H2O-LiBr DE
acqua in pressione
12.9 67448 69 1.26 1.31 61.6 55 74.7
Yazaki H2O-LiBr SE
9.3 38945 70 1.47 2.65 44.9 34.8 91.3
Impianti dimostrativi
• Solar Heating and Cooling edificio F51
• Solar Heating and Cooling edificio F92 « Casa Intelligente »
• Solar Cooling edificio F96 « Serra a contenimento »
L’edificio F 51 è stato realizzato nel 1981 con strutture edilizie provviste di una coibentazione di livello superiore agli standard dell’epoca in previsione dell’utilizzo dell’energia solare per l’integrazione del fabbisogno termico invernale.
Solar Heating and Cooling edificio F51
Potenza frigorifera: 70 kW
Campo Solare: 100 m2
L’impianto prima dell’intervento L’impianto dopo l’intervento
Solar Heating and Cooling edificio F92
Potenza frigorifera: 18 kW
Campo Solare: 50 m2
Solar Cooling edificio F96
Superficie Serra mq 210
Volume lordo mc 950
Superficie trasparente in pianta mq 140
Superficie trasparente laterale mq 130
Superficie coltivabile mq 8x14
Solar Cooling edificio F96
Potenza frigorifera: 18 kW
Campo Solare: 50 m2
SOLAR COOLING SERRA F96 - 30/07/2013
0
20
40
60
80
100
120
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 0.00
°C
On Off Dry Cooler
Temperatura Esterna
Chilled Water To Yazaki
Water to Solar Field
Water from Boiler
Water To Boiler
Hot Water From Yazaki
Cooling Water From Tower
Cooling Water to Tower
Chilled Water From Yazaki
Hot Water To Yazaki
Water from Solar Field
SOLAR COOLING SERRA F96 - 14/09/2013
0
20
40
60
80
100
120
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 0.00
°C
On Off Dry Cooler
Temperatura Esterna
Chilled Water To Yazaki
Water to Solar Field
Water from Boiler
Water To Boiler
Hot Water From Yazaki
Cooling Water FromTowerCooling Water to Tower
Chilled Water FromYazakiHot Water To Yazaki
Water from Solar Field
Spin-Off STAR (da costituire)
Potenziale mercato Mercato del Condizionamento (Raffrescatori e Pompe di Calore): Settore Residenziale: ~1’100’000 unità/anno Settore Terziario+Navale: ~ 22’000 unità/anno
•Costruzione e vendita di macchine ad assorbimento reversibili
•Settori residenziale, terziario e navale
FINE
…Grazie per l’ attenzione