Possibili strategie per mitigare i problemi legati all’accumulo energetico in impianti termoelettrici a vapore con integrazione del solare a concentrazione

Il presente lavoro fa riferimento alle soluzioni di accumulo possibili per un accoppiamento ad impianti termoelettrici per produzione di energia elettrica. Nello specifico si fa riferimento a quelli che sono le potenziali problematiche che i sistemi di accumulo mettono in luce, e quali sono le possibili soluzioni adottabili nel momento in cui si integrano con un impianto termoelettrico. Quest’ultimo può essere a sua volta integrato con una tecnologia di solare a concentrazione (specchi parabolici o Fresnel, torre solare), per rendere l’impianto termoelettrico più flessibile e modulabile nella produzione di potenza. Se l’impianto termoelettrico è convenzionale, senza impianto CSP (Concentrating Solar Power) accoppiato, le strategie possono riguardare la variazione dei minimi di carico dell’impianto termoelettrico (fino ad un 20% inottenibile senza accumulo) o altre strategie di pianificazione del carico sulla rete elettrica (load leveling), o di stabilità della rete stessa (stabilità in frequenza). L’analisi è stata condotta mediante ricerca bibliografica e successiva revisione critica delle fonti. L’obiettivo è riuscire a trovare un sistema di accumulo che potesse essere compatibile con l’impianto termoelettrico di base, e con il minor compromesso di fattori. Per un impianto termoelettrico ipotizzato di taglia qualche centinaio di megawatt, una possibile configurazione in questo senso è data da un impianto di accumulo termochimico a reazione reversibile, in grado di coprire potenzialmente un accumulo termico di durata stagionale, e usando scambiatori di calore in punti opportuni dell’impianto termoelettrico (in analisi, impianti di taglia di circa 300 ÷ 400 MW), l’integrazione tra i due sistemi sembra essere anche relativamente semplice tecnologicamente. Il rendimento dell’impianto accoppiato di questo studio finale si attesta intorno al 40% nel caso di rendimenti isoentropici unitari, e superiore al 39% se si considerano le irreversibilità di processo. Per un impianto termoelettrico non accoppiato con solare a concentrazione, le soluzioni che si trovano si configurano in un impianto oggetto di rinnovamento tecnologico o repowering, il quale può servire come sistema di mantenimento della frequenza di rete, oppure per scopi come un aumento del rendimento del ciclo termoelettrico (valori intorno a 40%) o del sistema di accumulo (per impianto CAES fino al 70%). Per sistemi ad aria compressa avanzati (ACAES) accoppiati ad impianti combinati, i rendimenti di quest’ultimo salgono fino al 56,78%.