ENEA brevetta un nuovo gruppo di accumulo di energia termica più flessibile, semplice ed economico
L’ENEA ha depositato un nuovo brevetto che riguarda un sistema di accumulo di calore, applicabile sia agli impianti solari termodinamici che a tutti i processi in cui si richiede il recupero di calore ad elevata temperatura.
Nel caso del solare termodinamico, oggi più dell’85% della potenza installata prevede sistemi di accumulo del calore ad alta temperatura mediante sali fusi che vengono pompati e circolati attraverso due serbatoi di stoccaggio e scambiatori di calore: durante la fase di carica i sali fusi scambiano calore con la sorgente solare per accumularsi in un serbatoio “caldo” (generalmente a 380-600°C); durante la fase di scarica i sali fusi caldi si raffreddano, cedendo calore al processo (carico termico) generalmente attraverso un olio diatermico, per riversarsi all’interno di un serbatoio più freddo. Considerata la peculiarità del fluido termico adottato (sali fusi) tale sistema di accumulo termico comporta costi di installazione e complessità operative.
Il dispositivo brevettato permette di realizzare all’interno di un unico serbatoio tutte le operazioni tipiche di un sistema di accumulo termico ad alta temperatura: carica, mantenimento, e scarica. Il serbatoio è infatti integrato con scambiatori di calore e al suo interno si realizzano appositi gradienti termici.
Il sistema permette quindi di eliminare un serbatoio e tutta la linea di circolazione esterna dei sali fusi. Ne consegue una riduzione dei costi di installazione (eliminazione di un serbatoio, dei sistemi ausiliari per prevenire solidificazione dei sali, componentistica certificata per sali fusi, valvole, pompe, ecc.) e delle complessità operative (drenaggio delle linee, avviamento/spegnimento impianto, presidio con personale esperto, controllo della atmosfera gassosa in testa al serbatoio, miglioramento dell’affidabilità, sicurezza, dispersioni termiche, ecc.). Il dispositivo inventato presenta altresì una specifica geometria a basso costo di realizzazione.
Il sistema è altamente flessibile e si adatta facilmente a diverse esigenze. Oltre che in impianti solari termodinamici, può essere utilizzato come buffer termico (stabilizzatore) e per il recupero di calore da sorgenti non stazionarie o intermittenti, al fine di stabilizzare la fornitura termica sul carico (ad es. per il recupero del calore dai fumi di scarico di una turbina a gas a carico variabile o una caldaia intermittente). Essendo altamente modulare, il dispositivo può essere applicato su impianti piccoli (dell’ordine dei 100 KW) oppure scalato su elevate potenze (anche superiori ai 10 MW). Può essere impiegato su diverse tipologie di utenze, ad esempio per fornire calore di processo (ad es. in impianti di dissalazione a multiplo effetto) o gruppi di potenza tipo ORC (Organic Rankine Cycle). Infine, può essere utilizzato per accumulare/fornire calore su diversi livelli di temperatura, dai 140°C ai 600°C (e oltre).
Gli inventori sono: Alberto Giaconia, Giampaolo Caputo, Filippo Donato, Giuseppe Petroni, Luca Rinaldi e Pietro Tarquini.
Il brevetto, depositato il 28-07-2015 con il numero 102015000038939, è disponibile nella banca dati brevetti ENEA dal 28-07-2015 ed è disponibile per il licesing.