IT201700010806A1 - HIGH LEVEL DEVICE, PLANT AND METHOD OF ENERGY EFFICIENCY FOR THE USE OF THERMAL SOLAR ENERGY - Google Patents

HIGH LEVEL DEVICE, PLANT AND METHOD OF ENERGY EFFICIENCY FOR THE USE OF THERMAL SOLAR ENERGY

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IT201700010806A1
IT201700010806A1 IT102017000010806A IT201700010806A IT201700010806A1 IT 201700010806 A1 IT201700010806 A1 IT 201700010806A1 IT 102017000010806 A IT102017000010806 A IT 102017000010806A IT 201700010806 A IT201700010806 A IT 201700010806A IT 201700010806 A1 IT201700010806 A1 IT 201700010806A1
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IT
Italy
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particles
bed
fluidization
casing
solar radiation
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Application number
IT102017000010806A
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Inventor
Mario Magaldi
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Magaldi Power Spa
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Description

DISPOSITIVO, IMPIANTO E METODO AD ALTO LIVELLO DI EFFICIENZA ENERGETICA PER L’IMPIEGO DI ENERGIA TERMICA DI ORIGINE SOLARE DEVICE, SYSTEM AND METHOD WITH A HIGH LEVEL OF ENERGY EFFICIENCY FOR THE USE OF THERMAL ENERGY OF SOLAR ORIGIN

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Campo tecnico dell’invenzione Technical field of the invention

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di accumulo e trasferimento di energia termica di origine solare basato su un letto di particelle fluidizzabile direttamente irraggiato dalla radiazione solare concentrata. The present invention refers to a device for the accumulation and transfer of thermal energy of solar origin based on a bed of fluidizable particles directly irradiated by concentrated solar radiation.

L’invenzione attiene altresì ad un impianto di produzione di energia che include tale dispositivo e ad un relativo metodo. The invention also relates to an energy production plant that includes this device and a related method.

Background Background

È noto raccogliere l’energia solare mediante eliostati che concentrano la radiazione su specchi riflettori. Questi ultimi, a loro volta, convogliano la radiazione su dispositivi di accumulo e scambio termico basati su letti particellari fluidizzati. It is known to collect solar energy using heliostats that concentrate the radiation on reflecting mirrors. The latter, in turn, convey the radiation onto storage and heat exchange devices based on fluidized particle beds.

Su tali dispositivi di accumulo e scambio di energia termica di origine solare possono basarsi impianti per la produzione di energia termica/elettrica, i quali includono una o più unità a seconda della potenza termica che si vuole ottenere. Systems for the production of thermal / electrical energy can be based on these devices for the accumulation and exchange of thermal energy of solar origin, which include one or more units depending on the thermal power to be obtained.

I dispositivi a letto fluidizzato di tecnica nota sono realizzati secondo due costruzioni principali. The prior art fluidized bed devices are made according to two main constructions.

In base ad una prima costruzione, descritta in WO2013/150347A1, la radiazione solare viene ricevuta sulle pareti di una cavità metallica del dispositivo. Tale cavità definisce parte dell’involucro del letto di particelle e si estende all’interno di quest’ultimo. Il letto di particelle fluidizzato sottrae alle pareti della cavità l’energia termica derivante dalla radiazione solare concentrata su di esse. On the basis of a first construction, described in WO2013 / 150347A1, the solar radiation is received on the walls of a metal cavity of the device. This cavity defines part of the envelope of the bed of particles and extends inside the latter. The fluidized particle bed removes the thermal energy deriving from solar radiation concentrated on them from the walls of the cavity.

In presenza di elevati flussi radiativi incidenti, la costruzione appena descritta presenta l’inconveniente di esporre la superficie della cavità a temperature e gradienti termici elevati, con conseguenti criticità in termini di resistenza termomeccanica e durabilità derivanti dalla qualità della lega metallica impiegata. Per distribuire in modo uniforme i flussi termici a cui vengono esposte le pareti della cavità, il campo eliostati può essere organizzato in più sotto-sezioni disposte intorno al dispositivo. Tuttavia, tale configurazione richiede una maggiore occupazione di suolo per ciascuna unità di generazione solare rispetto ad un unico campo eliostati posizionato nella direzione di maggiore irraggiamento. In the presence of high incident radiative fluxes, the construction just described has the drawback of exposing the surface of the cavity to high temperatures and thermal gradients, with consequent criticalities in terms of thermo-mechanical resistance and durability deriving from the quality of the metal alloy used. To evenly distribute the thermal flows to which the cavity walls are exposed, the heliostat field can be organized in several sub-sections arranged around the device. However, this configuration requires a greater occupation of land for each solar generation unit than a single heliostat field positioned in the direction of greater irradiation.

In una seconda costruzione nota, non è prevista la suddetta cavità e il letto di particelle del dispositivo di accumulo e scambio riceve la radiazione solare concentrata attraverso una finestra di materiale trasparente, tipicamente quarzo, ricavata sull’involucro del dispositivo medesimo. In a second known construction, the aforementioned cavity is not provided and the bed of particles of the accumulation and exchange device receives concentrated solar radiation through a window of transparent material, typically quartz, obtained on the housing of the device itself.

Tuttavia, una criticità di tale seconda costruzione consiste nel fatto che deve essere evitato il contatto diretto della finestra trasparente con il solido fluidizzato, e ciò per limitare l’insorgenza, nel tempo, di fenomeni di sporcamento, deposizione di polveri e/o opacizzazione della superficie trasparente che ne riducono l’efficienza di ricezione, determinando, tra l’altro, un incremento di temperatura e l’instaurarsi di gradienti termici sulla finestra medesima. However, a criticality of this second construction consists in the fact that direct contact of the transparent window with the fluidized solid must be avoided, and this in order to limit the onset, over time, of fouling phenomena, deposition of dust and / or opacification of the transparent surface that reduce the reception efficiency, determining, among other things, an increase in temperature and the establishment of thermal gradients on the window itself.

Un ulteriore svantaggio relativo all’utilizzo di mezzi ricevitori del tipo appena descritto è relativo alla difficoltà di produrre finestre in quarzo di dimensioni adeguate alle esigenze di un impianto di dimensioni industriali. A further disadvantage related to the use of receiving means of the type just described is related to the difficulty of producing quartz windows of adequate size for the needs of an industrial size plant.

Va inoltre evidenziato che i dispositivi noti possono presentare criticità in termini di manutenzione e di efficacia ed efficienza del processo di assorbimento e trasferimento termico. It should also be pointed out that known devices can present critical issues in terms of maintenance and the effectiveness and efficiency of the absorption and thermal transfer process.

In conseguenza di quanto sopra esposto, i dispositivi di accumulo e cessione di energia termica di origine solare noti nell’arte producono, in alcuni casi, una somma di inefficienze tali da non consentirne un uso industriale competitivo. As a result of the foregoing, the devices for the accumulation and transfer of thermal energy of solar origin known in the art produce, in some cases, a sum of inefficiencies such as not to allow a competitive industrial use.

Sommario dell’invenzione Summary of the invention

Il problema tecnico posto e risolto dalla presente invenzione è pertanto quello di fornire un dispositivo di accumulo e cessione di energia termica di origine solare che consenta di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati con riferimento alla tecnica nota. The technical problem posed and solved by the present invention is therefore that of providing a device for accumulating and transferring thermal energy of solar origin which allows to overcome the drawbacks mentioned above with reference to the known art.

Tale problema viene risolto da un dispositivo secondo la rivendicazione 1. This problem is solved by a device according to claim 1.

L’invenzione fornisce altresì un impianto secondo la rivendicazione 28 ed un metodo secondo la rivendicazione 31. The invention also provides a plant according to claim 28 and a method according to claim 31.

Caratteristiche preferite della presente invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti. Preferred features of the present invention are the subject of the dependent claims.

L’invenzione fornisce un dispositivo di ricezione, accumulo e trasferimento di energia termica di origine solare basato su un letto di particelle fluidizzato. Quest’ultimo è irradiato, ossia colpito, in modo diretto dalla radiazione solare concentrata, senza interposizione di mezzi di ricezione quali ad esempio cavità o finestre trasparenti. In altre parole, il letto fluidizzato è direttamente in comunicazione con l’ambiente esterno mediante una apertura di irraggiamento ricavata in un involucro del dispositivo, preferibilmente in corrispondenza di una parte superiore dell’involucro medesimo ed ancora più preferibilmente in posizione laterale. The invention provides a device for receiving, storing and transferring thermal energy of solar origin based on a bed of fluidized particles. The latter is irradiated, i.e. struck, directly by concentrated solar radiation, without the interposition of receiving means such as cavities or transparent windows. In other words, the fluidized bed is directly in communication with the external environment by means of an irradiation opening obtained in an enclosure of the device, preferably at an upper part of the enclosure itself and even more preferably in a lateral position.

Pertanto, il dispositivo dell’invenzione, in uso, non prevede alcuna finestra trasparente, od altra struttura, interposta fra l’ambiente esterno / la radiazione solare incidente ed il letto di particelle. Therefore, the device of the invention, in use, does not provide for any transparent window, or other structure, interposed between the external environment / the incident solar radiation and the bed of particles.

Rispetto ai dispositivi di tecnica nota ad irraggiamento indiretto, il dispositivo dell’invenzione permette un trasferimento diretto della potenza radiativa incidente al solido fluidizzato senza interposizione di pareti o altre barriere e una limitazione delle perdite termiche attraverso l’apertura di irraggiamento. Ne consegue che la massima temperatura raggiungibile, limitata esclusivamente dalle proprietà del solido fluidizzato, è più alta di quella tollerabile nei sistemi noti ad irraggiamento indiretto, con un aumento sensibile del rendimento termico del dispositivo. Compared to prior art devices with indirect irradiation, the device of the invention allows a direct transfer of the incident radiative power to the fluidized solid without the interposition of walls or other barriers and a limitation of thermal losses through the irradiation opening. It follows that the maximum achievable temperature, limited exclusively by the properties of the fluidized solid, is higher than that tolerable in known indirect irradiation systems, with a significant increase in the thermal efficiency of the device.

L’assenza di finestre, pareti di cavità od altre barriere contribuisce a conferire al dispositivo dell’invenzione robustezza e durabilità superiori. The absence of windows, cavity walls or other barriers contributes to giving the device of the invention superior strength and durability.

Vantaggiosamente, il dispositivo è associato ad un sistema ottico, quest’ultimo comprendente in particolare eliostati primari e mezzi riflettenti secondari, ad esempio specchi. Tale sistema ottico concentra la radiazione solare sul dispositivo, attraverso l’apertura di irraggiamento, su una regione operativa del letto di particelle. Advantageously, the device is associated with an optical system, the latter comprising in particular primary heliostats and secondary reflecting means, for example mirrors. This optical system concentrates the solar radiation on the device, through the irradiation aperture, on an operating region of the bed of particles.

In una configurazione preferita, l’irraggiamento del dispositivo avviene dall’alto in direzione obliqua rispetto al suolo (o alla verticale) ed è ottenuto mediante un sistema ottico composto da un campo di eliostati posizionato nella direzione di maggior irraggiamento, associato ad un riflettore secondario posto in quota, il cui fuoco è corrispondente alla suddetta apertura di irraggiamento. In a preferred configuration, the irradiation of the device occurs from above in an oblique direction with respect to the ground (or vertically) and is obtained by means of an optical system consisting of a field of heliostats positioned in the direction of greater irradiation, associated with a secondary reflector placed at a height, the focus of which corresponds to the aforementioned irradiation aperture.

Il dispositivo dell’invenzione tipicamente comprende, o è associato a, elementi di scambio termico immersi nel letto granulare. Tali elementi possono includere fasci tubieri o pareti membranate, che sono preferibilmente attraversati da un fluido di esercizio almeno in fasi selezionate del funzionamento del dispositivo. The device of the invention typically comprises, or is associated with, heat exchange elements immersed in the granular bed. Such elements can include tube bundles or membrane walls, which are preferably traversed by an operating fluid at least in selected phases of the operation of the device.

In una realizzazione preferita, gli elementi di scambio termico interni al letto di particelle sono agevolmente sostituibili senza la necessità di rimuovere le particelle del letto. La sostituzione degli elementi di scambio termico può rendersi necessaria per manutenzione o adeguamento degli stessi ad accogliere fluidi operatori di diversa natura (ad esempio CO2in stato supercritico). In a preferred embodiment, the heat exchange elements inside the bed of particles are easily replaceable without the need to remove the particles of the bed. The replacement of the heat exchange elements may be necessary for maintenance or adaptation of the same to accommodate operating fluids of different nature (for example CO2 in supercritical state).

Secondo un aspetto dell’invenzione, una regione operativa del letto di particelle direttamente irradiata dalla radiazione solare incidente può essere fluidizzata secondo uno specifico regime fluidodinamico, preferibilmente ottenuto mediante un sistema di fluidizzazione, in particolare un sistema di adduzione e/o distribuzione di un gas di fluidizzazione, tipicamente aria. Tale sistema è preferibilmente disposto alla base del letto di particelle. According to an aspect of the invention, an operative region of the bed of particles directly irradiated by the incident solar radiation can be fluidized according to a specific fluid dynamic regime, preferably obtained by means of a fluidization system, in particular a system for the supply and / or distribution of a gas fluidization, typically air. This system is preferably arranged at the base of the particle bed.

Come detto sopra, la fluidizzazione può interessare una regione operativa del letto direttamente esposta alla radiazione incidente, oppure l’intero letto di particelle o ancora porzioni selezionate di esso. As mentioned above, the fluidization can affect an operating region of the bed directly exposed to the incident radiation, or the entire bed of particles or even selected portions of it.

La fluidizzazione dell’intero letto di particelle consente di omogeneizzare efficacemente la temperatura del letto medesimo, e ciò avviene rinnovando di continuo le particelle colpite dalla radiazione solare concentrata in corrispondenza della zona di irraggiamento con altre particelle delle zone a questa limitrofe, con una ricircolazione continua delle particelle del letto fra zone più interne e zone direttamente irradiate. The fluidization of the entire bed of particles allows to effectively homogenize the temperature of the bed itself, and this happens by continuously renewing the particles affected by the solar radiation concentrated in correspondence with the irradiation zone with other particles of the neighboring zones, with a continuous recirculation of the bed particles between the innermost zones and the directly irradiated zones.

Quindi, grazie al regime fluidodinamico instaurato dal sistema di fluidizzazione viene permesso il ricambio delle particelle del letto in corrispondenza dell’apertura di irraggiamento, direttamente esposte alla radiazione solare, ed una cessione e distribuzione dell’energia termica alla restante parte del letto medesimo. Therefore, thanks to the fluid dynamic regime established by the fluidization system, the replacement of the bed particles at the irradiation opening, directly exposed to solar radiation, is allowed, and a transfer and distribution of thermal energy to the remaining part of the bed itself.

Vantaggiosamente, la fluidizzazione è associata a moti convettivi all’interno del letto che consentono lo spostamento delle particelle interessate dalla radiazione solare concentrata verso zone del letto adiacenti e ne richiamano di nuove in corrispondenza della zona irradiata. Advantageously, fluidization is associated with convective motions within the bed that allow the movement of the particles affected by concentrated solar radiation towards adjacent areas of the bed and attract new ones in correspondence with the irradiated area.

Vantaggiosamente, i mezzi di adduzione e/o distribuzione del gas di fluidizzazione che compongono detto sistema di fluidizzazione possono essere ispezionabili dall’esterno del dispositivo, senza la necessità di rimuovere le particelle del letto, e, all’occorrenza, sottoposti ad attività di manutenzione/pulizia, operando appunto dall’esterno. In tal modo, per ispezionare o manutenere il dispositivo non è sempre necessario fermare l’esercizio dello stesso, attendere il raffreddamento delle particelle del letto (tipicamente nell’ordine di diverse tonnellate di materiale) e provvedere allo svuotamento del dispositivo, particolarmente quando i suddetti mezzi di adduzione/distribuzione sono posizionati alla base del letto. Advantageously, the means for the adduction and / or distribution of the fluidization gas that make up said fluidization system can be inspected from the outside of the device, without the need to remove the particles of the bed, and, if necessary, subjected to maintenance activities. / cleaning, working precisely from the outside. In this way, to inspect or maintain the device it is not always necessary to stop its operation, to wait for the particles of the bed to cool down (typically in the order of several tons of material) and to empty the device, particularly when the aforementioned adduction / distribution means are positioned at the base of the bed.

L’aria di fluidizzazione emerge dal letto di particelle in una zona superiore interna ad un involucro del dispositivo e detta freeboard. The fluidization air emerges from the bed of particles in an upper area inside a device casing and called freeboard.

In una forma di realizzazione preferita, è previsto un sistema di ventilazione, od aspirazione, dedicato connesso all’ambiente interno del dispositivo preferibilmente in corrispondenza del suddetto freeboard. Tale sistema di ventilazione provvede ad aspirare in continuo l’aria di fluidizzazione emergente, preferibilmente determinando una (leggera) depressione rispetto all’ambiente esterno. In a preferred embodiment, a dedicated ventilation or suction system is provided connected to the internal environment of the device preferably in correspondence with the aforementioned freeboard. This ventilation system continuously sucks the emerging fluidization air, preferably causing a (slight) depression with respect to the external environment.

A valle di un eventuale stadio di depolverazione, tale aria può attraversare uno scambiatore di calore, tipicamente esterno al dispositivo, cedendo il proprio contenuto termico, ad esempio ad un altro fluido operatore. Tale contenuto termico diviene così utilizzabile per diversi scopi, come ad esempio per il processo di dissalazione dell’acqua in un impianto dedicato. Più preferibilmente, l’aria di fluidizzazione in uscita dal dispositivo può provvedere, mediante un apposito scambiatore, al preriscaldamento di aria ambiente poi immessa nel letto di particelle dal sopra citato sistema di fluidizzazione. In base ad una ulteriore variante, il sistema di ventilazione può determinare una reimmissione dell’aria aspirata dal freeboard direttamente nel letto di particelle, in particolare alla base di esso, ai fini della fluidizzazione del letto medesimo. Downstream of a possible dedusting stage, this air can pass through a heat exchanger, typically external to the device, transferring its thermal content, for example to another operating fluid. This thermal content thus becomes usable for various purposes, such as for the water desalination process in a dedicated plant. More preferably, the fluidization air leaving the device can provide, by means of a special exchanger, the preheating of ambient air which is then introduced into the bed of particles by the aforementioned fluidization system. On the basis of a further variant, the ventilation system can determine a reintroduction of the air sucked by the freeboard directly into the particle bed, in particular at the base of it, for the purpose of fluidization of the bed itself.

Per le caratteristiche termofluidodinamiche del letto, maggiore è la velocità delle particelle, in particolare come indotta dal flusso di aria di fluidizzazione, e maggiore è il coefficiente di scambio termico che si determina all’interno del letto medesimo. Per tale ragione e per evitare che polvere ed aria calda possano fuoriuscire dal dispositivo attraverso l’apertura di irraggiamento, una configurazione particolarmente preferita del dispositivo prevede una sinergia fra la posizione di tale apertura, la configurazione dell’involucro nella zona delimitante il freeboard e/o la pressione nel freeboard medesimo. Due to the thermo-fluid dynamic characteristics of the bed, the higher the speed of the particles, in particular as induced by the flow of fluidization air, and the greater the heat exchange coefficient that is determined within the bed itself. For this reason and to prevent dust and hot air from escaping from the device through the radiation opening, a particularly preferred configuration of the device provides for a synergy between the position of this opening, the configuration of the casing in the area delimiting the freeboard and / or the pressure in the freeboard itself.

In base ad una configurazione preferita, l’apertura di irraggiamento è posizionata lateralmente sull’involucro del dispositivo, tipicamente in corrispondenza o prossimità della sommità di esso. In particolare, la posizione dell’apertura è laterale rispetto ad una direzione di fluidizzazione principale del letto di particelle e/o ad una direzione longitudinale di estensione di esso. Preferibilmente, la parte dell’involucro che delimita il freeboard, che è tipicamente una parete superiore dell’involucro medesimo, è configurata a spiovente, o a cappa, con un margine o parte inferiore in corrispondenza dell’apertura di irraggiamento. Vantaggiosamente, in corrispondenza o prossimità di un margine o parte superiore di detta configurazione a spiovente, è disposta una connessione al sistema di ventilazione che aspira l’aria di fluidizzazione emergente nel freeboard. In tal modo, la parte di involucro interessata lavora a guisa di cappa, favorendo il moto convettivo dell’aria calda di fluidizzazione in uscita dal letto di particelle verso la connessione al sistema di ventilazione, detta aria essendo preferibilmente richiamata dalla depressione indotta dall’azione aspirante di tale sistema. L’aria calda viene quindi allontanata dall’apertura di irraggiamento. According to a preferred configuration, the irradiation opening is positioned laterally on the device casing, typically at or near the top of it. In particular, the position of the opening is lateral with respect to a main fluidization direction of the bed of particles and / or to a longitudinal direction of extension thereof. Preferably, the part of the envelope that delimits the freeboard, which is typically an upper wall of the envelope itself, is configured as a sloping, or hood, with a margin or lower part in correspondence with the irradiation opening. Advantageously, in correspondence or proximity to a margin or upper part of said sloping configuration, a connection is arranged to the ventilation system that sucks the fluidization air emerging in the freeboard. In this way, the part of the casing involved works like a hood, favoring the convective motion of the hot fluidization air leaving the bed of particles towards the connection to the ventilation system, said air being preferably drawn by the depression induced by the action aspirant of that system. The hot air is then removed from the radiation opening.

In una disposizione preferita, la scelta della posizione dell’apertura di irraggiamento è tale da limitare al minimo il fattore di vista della porzione di letto direttamente irradiata dalla radiazione solare concentrata. In particolare, preferibilmente nessuna porzione del letto di particelle è in diretta corrispondenza all’apertura di irraggiamento secondo la direzione verticale o longitudinale, ossia presenta fattore di vista unitario rispetto all’apertura medesima. Tale configurazione consente di limitare al minimo le perdite di calore per re-irraggiamento generato dalla porzione superficiale del letto di particelle e riduce altresì il rischio di fuoriuscita di aria e polveri. In a preferred arrangement, the choice of the position of the irradiation aperture is such as to minimize the view factor of the portion of the bed directly irradiated by concentrated solar radiation. In particular, preferably no portion of the bed of particles is in direct correspondence to the irradiation opening according to the vertical or longitudinal direction, that is, it has a unitary view factor with respect to the opening itself. This configuration allows to minimize the heat losses due to re-radiation generated by the surface portion of the bed of particles and also reduces the risk of air and dust escaping.

In base ad una forma di realizzazione preferita, il sistema di ventilazione è configurato per aumentare la velocità di aspirazione all’aumentare della temperatura del letto di particelle. Questa automazione consente di mantenere una depressione costante o comunque controllata nella zona del freeboard. According to a preferred embodiment, the ventilation system is configured to increase the suction speed as the temperature of the bed of particles increases. This automation allows to maintain a constant or in any case controlled depression in the freeboard area.

In ogni caso, come detto sopra il sistema di ventilazione può determinare una pressione interna al dispositivo uguale o inferiore a quella dell’ambiente circostante per ridurre o eliminare la fuoriuscita di aria calda ed eventuali polveri verso l’ambiente esterno al dispositivo. In any case, as mentioned above, the ventilation system can determine a pressure inside the device equal to or lower than that of the surrounding environment to reduce or eliminate the escape of hot air and any dust towards the environment outside the device.

In caso di depressione della zona del freeboard rispetto all’ambiente esterno, aria esterna può entrare nel dispositivo attraverso l’apertura di irraggiamento. Tale ingresso di aria esterna può contrastare la fuoriuscita di aria di fluidizzazione e di polveri attraverso l’apertura medesima. In case of depression of the freeboard area with respect to the external environment, external air can enter the device through the radiation opening. This entry of external air can counteract the escape of fluidization air and dust through the opening itself.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, in corrispondenza dell’apertura di irraggiamento può essere posizionato uno scambiatore di calore ausiliario, completamente o parzialmente esterno rispetto all’involucro. Tale scambiatore ausiliario può ricevere in modo diretto la radiazione solare concentrata, in particolare in corrispondenza di un fluido operatore che lo attraversa. Lo scambiatore ausiliario può essere indipendente dagli scambiatori immersi nel letto di particelle e rendere immediatamente disponibile il contenuto entalpico acquisito dalla radiazione solare per svariati scopi, ad esempio alimentare in continuo un impianto di dissalazione associato al dispositivo. In altre applicazioni, lo scambiatore ausiliario può essere connesso agli scambiatori interni al letto di particelle e provvedere a realizzare un preriscaldamento del relativo fluido operatore. According to another aspect of the invention, an auxiliary heat exchanger can be positioned in correspondence with the irradiation opening, completely or partially external to the envelope. This auxiliary exchanger can directly receive concentrated solar radiation, in particular in correspondence with an operating fluid that passes through it. The auxiliary exchanger can be independent of the exchangers immersed in the bed of particles and make the enthalpy content acquired by solar radiation immediately available for various purposes, for example to continuously feed a desalination plant associated with the device. In other applications, the auxiliary exchanger can be connected to the exchangers inside the bed of particles and provide for a preheating of the relative operating fluid.

Lo scambiatore ausiliario può trovare alloggiamento all’interno di un mezzo di invito - ad esempio di forma tronco-conica svasata verso l’ambiente l’esterno -posizionato in corrispondenza dell’apertura di irraggiamento. Tale variante contribuisce al preriscaldo dell’aria ambiente che può entrare nel dispositivo attraverso l’apertura di irraggiamento. The auxiliary exchanger can be housed inside an invitation means - for example of a truncated conical shape flared towards the outside - positioned in correspondence with the irradiation opening. This variant contributes to the preheating of the ambient air which can enter the device through the radiation opening.

Il dispositivo dell’invenzione può far parte di un impianto modulare per la produzione di energia termica da fonte solare. The device of the invention can be part of a modular plant for the production of thermal energy from a solar source.

Altri vantaggi, caratteristiche e le modalità di impiego della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo. Other advantages, characteristics and methods of use of the present invention will become evident from the following detailed description of some embodiments, presented by way of non-limiting example.

Descrizione breve delle figure Brief description of the figures

Verrà fatto riferimento ai disegni delle figure allegate, in cui: Reference will be made to the drawings of the attached figures, in which:

� la Figura 1 mostra una schematica vista in sezione longitudinale di un dispositivo di accumulo e scambio di energia termica di origine solare secondo una prima forma di realizzazione preferita dell’invenzione, associato ad un sistema ottico di tipo cosiddetto “beam down”; Figure 1 shows a schematic longitudinal sectional view of a solar thermal energy storage and exchange device according to a first preferred embodiment of the invention, associated with a so-called "beam down" optical system;

� la Figura 2 mostra una schematica rappresentazione ingrandita del dispositivo di Figura 1, in associazione con alcuni componenti di un impianto di scambio termico; Figure 2 shows an enlarged schematic representation of the device of Figure 1, in association with some components of a heat exchange system;

� la Figura 3 mostra un’altra schematica rappresentazione ingrandita del dispositivo di Figura 1, in associazione anche con alcuni componenti di un impianto di produzione di energia; e Figure 3 shows another schematic enlarged representation of the device of Figure 1, also in association with some components of an energy production plant; And

� la Figura 4 mostra una schematica vista in sezione longitudinale di un dispositivo di accumulo e scambio di energia termica di origine solare secondo un’altra forma di realizzazione maggiormente preferita dell’invenzione, combinabile con i componenti di impianto e gli elementi delle figure precedenti. Figure 4 shows a schematic longitudinal sectional view of a device for the accumulation and exchange of thermal energy of solar origin according to another more preferred embodiment of the invention, which can be combined with the system components and elements of the previous figures.

Le dimensioni lineari e angolari mostrate nelle figure sopra introdotte vanno intese come puramente esemplificative e non sono necessariamente rappresentate in proporzione. The linear and angular dimensions shown in the figures introduced above are intended as purely illustrative and are not necessarily represented in proportion.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite Detailed description of preferred embodiments

A seguire verranno descritte varie forme di realizzazione e varianti dell’invenzione, e ciò con riferimento alle figure sopra introdotte. Various embodiments and variants of the invention will be described below, and this with reference to the figures introduced above.

Componenti analoghi sono denotati nelle diverse figure con il medesimo riferimento numerico. Similar components are denoted in the various figures with the same numerical reference.

Nella descrizione dettagliata che segue, forme di realizzazione e varianti ulteriori rispetto a forme di realizzazione e varianti già trattate nella descrizione medesima verranno illustrate limitatamente alle differenze con quanto già esposto. In the following detailed description, further embodiments and variants with respect to embodiments and variants already dealt with in the same description will be illustrated limitedly to the differences with what has already been disclosed.

Inoltre, le caratteristiche delle diverse forme di realizzazione e varianti descritte a seguire sono da intendersi come combinabili, ove compatibili. Furthermore, the characteristics of the different embodiments and variants described below are to be intended as combinable, where compatible.

Con riferimento alla Figura 1, un dispositivo di accumulo e scambio di energia termica di origine solare, o ricevitore, secondo una prima forma di realizzazione preferita dell’invenzione è complessivamente denotato con 1. With reference to Figure 1, a device for the accumulation and exchange of thermal energy of solar origin, or receiver, according to a first preferred embodiment of the invention is generally denoted with 1.

Il dispositivo 1 della presente forma di realizzazione è inteso essere inserito in un impianto di produzione di energia 500, eventualmente includente una pluralità di dispositivi come quello qui considerato. The device 1 of the present embodiment is intended to be inserted in an energy production plant 500, possibly including a plurality of devices such as the one considered here.

L’impianto 500 può includere un sistema ottico configurato per concentrare una radiazione solare incidente sul o sui dispositivi 1. Ciascun dispositivo 1 può essere associato ad un proprio sistema ottico. Vantaggiosamente, tale sistema ottico presenta una configurazione “beam down”. In particolare, il sistema ottico può comprendere una pluralità di eliostati primari 501, o equivalenti elementi ottici primari, disposti al suolo ed idonei a raccogliere la radiazione solare per deviarla/concentrarla su uno o più specchi di riflessione secondari 502, o equivalenti elementi ottici secondari. Questi ultimi sono disposti in quota, superiormente al dispositivo o ai dispositivi 1 disposti al suolo, e convogliano appunto la radiazione solare sul o sui dispositivi medesimi. Nella Figura 1, un fuoco comune degli elementi ottici primari è denotato con F1 ed il fuoco dell’elemento ottico secondario rappresentato è denotato con F2. The system 500 may include an optical system configured to concentrate an incident solar radiation on the device or devices 1. Each device 1 can be associated with its own optical system. Advantageously, this optical system has a "beam down" configuration. In particular, the optical system can comprise a plurality of primary heliostats 501, or equivalent primary optical elements, arranged on the ground and suitable for collecting the solar radiation to deflect / concentrate it on one or more secondary reflection mirrors 502, or equivalent secondary optical elements. . The latter are arranged at a height, above the device or devices 1 arranged on the ground, and precisely convey the solar radiation onto the device or devices themselves. In Figure 1, a common focus of the primary optical elements is denoted with F1 and the focus of the secondary optical element represented is denoted with F2.

Gli eliostati primari 501 possono essere organizzati in sottocampi, ad esempio disposti secondo i punti cardinali. The primary heliostats 501 can be organized in subfields, for example arranged according to the cardinal points.

Come mostrato in maggiore dettaglio in Figura 2, il dispositivo 1 comprende innanzitutto un involucro di contenimento 2, che definisce un vano interno 20, quest’ultimo idoneo ad ospitare un letto di particelle fluidizzabile 3 di cui si dirà a breve. L’involucro 2 può presentare geometria poligonale, ad esempio cubica o parallelepipeda, o cilindrica. Nel presente esempio, l’involucro 2 presenta una parete superiore 21, un mantello laterale 23 ed una parete inferiore o base 24. As shown in greater detail in Figure 2, the device 1 first of all comprises a containment casing 2, which defines an internal compartment 20, the latter suitable for hosting a bed of fluidizable particles 3 which will be discussed shortly. The envelope 2 can have polygonal geometry, for example cubic or parallelepiped, or cylindrical. In the present example, the casing 2 has an upper wall 21, a side skirt 23 and a lower wall or base 24.

Rispetto alla geometria del dispositivo 1, possiamo definire una direzione longitudinale L, nel presente esempio verticale, ed una direzione trasversale T, ortogonale alla direzione longitudinale L e in questo esempio, quindi, orizzontale. With respect to the geometry of the device 1, we can define a longitudinal direction L, in the present example vertical, and a transversal direction T, orthogonal to the longitudinal direction L and in this example, therefore, horizontal.

L’involucro 2 presenta una apertura di irraggiamento 10. I riflettori secondari 502 sopra citati concentrano la radiazione solare incidente proprio in ingresso a tale apertura 10, o in corrispondenza o prossimità di essa (fuoco F2), ed entro il vano 20. The envelope 2 has an irradiation opening 10. The secondary reflectors 502 mentioned above concentrate the incident solar radiation just entering this opening 10, or at or near it (focus F2), and within the compartment 20.

L’apertura 10 pone in comunicazione diretta il vano interno 20, e quindi il letto di particelle 3 in esso alloggiato, con l’ambiente esterno. In particolare, l’apertura 10 è, in uso, priva di mezzi di chiusura o schermo quali ad esempio finestre trasparenti od altro. In altre parole, il dispositivo 1 è configurato per operare senza mezzi di chiusura o schermo. Durante periodi non operativi, l’apertura può essere richiusa mediante mezzi rimovibili a protezione del sistema e per eliminare o ridurre la dispersione di energia termica verso l’ambiente esterno. The opening 10 places the internal compartment 20 in direct communication, and therefore the bed of particles 3 housed therein, with the external environment. In particular, the opening 10 is, in use, without closing means or screens such as transparent windows or other. In other words, the device 1 is configured to operate without closing means or shield. During non-operational periods, the opening can be closed using removable means to protect the system and to eliminate or reduce the dispersion of thermal energy to the external environment.

Nel presente esempio, l’apertura 10 è mostrata come disposta in corrispondenza della parete superiore 21 dell’involucro 2 e generalmente centrata longitudinalmente rispetto ad essa. Tale rappresentazione va comunque intesa come puramente esemplificativa e una disposizione particolarmente preferita di detta apertura 10 verrà discussa più avanti con riferimento alla Figura 4. In the present example, the opening 10 is shown as arranged at the upper wall 21 of the envelope 2 and generally centered longitudinally with respect to it. This representation is in any case intended as purely illustrative and a particularly preferred arrangement of said opening 10 will be discussed later with reference to Figure 4.

Il letto di particelle fluidizzabili 3 è di tipo granulare, ossia formato da particelle solide. The fluidizable particle bed 3 is of the granular type, ie formed by solid particles.

La tipologia di materiale granulare preferita per il letto di particelle del dispositivo 1 è del tipo con caratteristiche termiche di elevata conducibilità e diffusività. Un esempio di materiale granulare preferito è la sabbia di fiume, la quale, oltre a possedere idonee caratteristiche termiche, presenta una naturale forma arrotondata delle particelle che minimizza il fenomeno della mutua abrasione fra le stesse. The type of granular material preferred for the bed of particles of the device 1 is of the type with thermal characteristics of high conductivity and diffusivity. An example of a preferred granular material is river sand, which, in addition to having suitable thermal characteristics, has a natural rounded shape of the particles which minimizes the phenomenon of mutual abrasion between them.

Il letto 3 occupa il vano interno 20 in modo da lasciare, anche in uso, uno spazio vacante 22, o freeboard, al di sopra di un proprio pelo libero 35. In particolare, lo spazio 22 è delimitato inferiormente dal pelo libero 35, superiormente dalla parete 21 dell’involucro 2 e lateralmente dal mantello 23 dell’involucro medesimo. The bed 3 occupies the internal compartment 20 so as to leave, even in use, a vacant space 22, or freeboard, above its own free surface 35. In particular, the space 22 is delimited below by the free surface 35, above from the wall 21 of the casing 2 and laterally from the casing 23 of the casing itself.

Il letto 3 definisce una prima regione di letto 30 il cui pelo libero è disposto in modo da essere direttamente irradiato, ossia colpito, dalla radiazione solare che entra attraverso l’apertura di irraggiamento 10. Tale prima regione 30 verrà detta operativa o irradiata. La rimanente parte del letto, circostante ed adiacente la regione operativa 30, definisce una regione di accumulo di calore 31. The bed 3 defines a first region of the bed 30 whose free surface is arranged so as to be directly irradiated, ie hit, by the solar radiation that enters through the irradiation opening 10. This first region 30 will be called operative or irradiated. The remaining part of the bed, surrounding and adjacent the operative region 30, defines a heat accumulation region 31.

In termini generali, nell’esempio qui considerato la regione operativa 30 è disposta longitudinalmente centrata nel letto 3 e la regione di accumulo 31 è circoscritta ad essa e ad essa trasversalmente adiacente. In general terms, in the example considered here, the operating region 30 is arranged longitudinally centered in the bed 3 and the accumulation region 31 is circumscribed to it and transversely adjacent to it.

Varianti di realizzazione possono prevedere che la regione operativa, ossia quella direttamente irraggiata, ne occupi l’intera estensione del letto 3. Variants of construction may provide that the operational region, that is the one directly irradiated, occupies the entire extension of the bed 3.

Il letto di particelle 3 è posto in moto mediante mezzi di fluidizzazione 4 configurati per addurre e distribuire un gas di fluidizzazione, in particolare aria, entro il vano 20. Nella presente forma di realizzazione, i mezzi 4 comprendono una pluralità di elementi di adduzione o ingresso di aria di fluidizzazione, disposti in corrispondenza della base inferiore 24 dell’involucro 2 ovvero del letto di particelle 3. Il percorso dell’aria di fluidizzazione entro il letto di particelle 3 è quindi dal basso verso l’alto, in particolare verticale o sostanzialmente verticale. In termini più generali, l’immissione del gas di fluidizzazione avviene secondo la direzione longitudinale L. The bed of particles 3 is set in motion by means of fluidization means 4 configured to supply and distribute a fluidization gas, in particular air, within the compartment 20. In the present embodiment, the means 4 comprise a plurality of adduction elements or inlet of fluidization air, arranged at the lower base 24 of the casing 2 or of the bed of particles 3. The path of the fluidization air within the bed of particles 3 is therefore from bottom to top, in particular vertical or substantially vertical. In more general terms, the introduction of the fluidization gas occurs according to the longitudinal direction L.

Nel presente esempio, tali elementi di adduzione sono disposti – e quindi adducono aria – sia in corrispondenza di una base della regione di accumulo 31 che di una base della regione operativa 30. In Figura 2, un elemento di adduzione disposto in corrispondenza della regione operativa 30 è denotato con 40. In the present example, these adduction elements are arranged - and therefore convey air - both at a base of the accumulation region 31 and at a base of the operative region 30. In Figure 2, an adduction element arranged at the operative region 30 is denoted by 40.

Nel presente esempio, è prevista una fluidizzazione uniforme o sostanzialmente uniforme del letto di particelle 3, ossia delle sue due regioni 30 e 31. In the present example, uniform or substantially uniform fluidization of the particle bed 3, i.e. of its two regions 30 and 31, is provided.

Il regime fluidodinamico del letto 3 consente un efficace scambio di calore fra le particelle delle sue varie parti, in particolare fra quelle della regione operativa 30 e quelle della regione di accumulo 31. Ciò è favorito dal fatto che le particelle del letto, in particolare quelle appartenenti alle due regioni, subiscono uno scambio ed un ricircolo continuo. In uso, le particelle della regione operativa 30, e in particolare quelle disposte sul pelo libero 35 o in prossimità di esso, assorbono energia termica dalla radiazione solare e la cedono alle altre particelle del letto, in particolare quelle della regione di accumulo 31. The fluid dynamic regime of the bed 3 allows an effective heat exchange between the particles of its various parts, in particular between those of the operative region 30 and those of the accumulation region 31. This is favored by the fact that the particles of the bed, in particular those of the belonging to the two regions, they undergo a continuous exchange and recirculation. In use, the particles of the operative region 30, and in particular those arranged on or near the free surface 35, absorb thermal energy from the solar radiation and transfer it to the other particles of the bed, in particular those of the accumulation region 31.

Come menzionato sopra, lo scambio termico fra le particelle è favorito da moti convettivi determinati dal regime di fluidizzazione. Tali moti riversano, nella parte alta delle subregioni di letto adiacenti, le particelle della subregione a maggiore velocità di fluidizzazione nell’adiacente subregione a minore velocità di fluidizzazione e richiamano particelle di quest’ultima entro la subregione a maggiore velocità nella parte bassa delle subregioni adiacenti. As mentioned above, the heat exchange between the particles is favored by convective motions determined by the fluidization regime. These motions pour, in the upper part of the adjacent bed subregions, the particles of the subregion with a higher fluidization speed in the adjacent subregion with a lower fluidization speed and recall particles of the latter within the subregion at higher speed in the lower part of the adjacent subregions .

Tale rimescolamento delle particelle di subregioni consente un trasferimento di massa ed energia termica nell’intero volume della regione operativa di letto interessato dallo spot solare e massimizza la superficie di particelle esposte alla radiazione solare concentrata. This mixing of the particles of sub-regions allows a transfer of mass and thermal energy in the entire volume of the bed operating region affected by the solar spot and maximizes the surface area of particles exposed to concentrated solar radiation.

Varianti di realizzazione possono prevedere una fluidizzazione differenziata, eventualmente la fluidizzazione di una soltanto delle regioni 30 e 31 e/o una fluidizzazione temporalmente differenziata delle regioni medesime. La fluidizzazione di diverse regioni o porzioni di letto, o i regimi di fluidizzazione selezionabili per esse, può differenziarsi per la velocità, ed eventualmente la portata, del flusso di aria di fluidizzazione in ingresso nel letto di particelle 3. Variants of embodiment can provide for a differentiated fluidization, possibly the fluidization of only one of the regions 30 and 31 and / or a temporally differentiated fluidization of the regions themselves. The fluidization of different bed regions or portions, or the selectable fluidization regimes for them, can differ in the speed, and possibly the flow rate, of the fluidization air flow entering the particle bed 3.

Gli elementi di fluidizzazione possono risultare disposti uniformemente alla base del letto di particelle 3, come nel presente esempio, oppure essere posizionati in modo differenziato. The fluidization elements can be uniformly arranged at the base of the bed of particles 3, as in the present example, or be positioned in a differentiated manner.

Possono inoltre essere previsti elementi di fluidizzazione strutturalmente analoghi fra di loro e eventualmente controllati diversamente, ad esempio in termini di velocità e/o portata. It is also possible to provide fluidization elements that are structurally similar to each other and possibly controlled differently, for example in terms of speed and / or flow rate.

Il regime di fluidizzazione può anche essere di tipo bollente e/o, in generale, un regime che favorisce moti convettivi di particelle nel letto 3 o in regioni o porzioni di esso. The fluidization regime can also be of the boiling type and / or, in general, a regime which favors convective motions of particles in the bed 3 or in regions or portions thereof.

In alcune varianti di realizzazione, il regime di fluidizzazione prescelto per l’intero letto o per una regione o porzione di esso può anche essere di tipo cosiddetto “spouted”, ad esempio a getto, fontana o impulso. Il letto fluidizzato di tipo spouted generalmente presenta un regime idrodinamico contraddistinto da un getto di gas di fluidizzazione centrale alla base del medesimo letto che, per via della forte differenza di velocità fra particelle direttamente esposte al getto e particelle circostanti, instaura un moto trascinato da parte della colonna di letto che insiste sul getto stesso e le zone (cilindriche) prospicienti creando, per l’appunto, un effetto fontana nella parte centrale alimentata dal solido trascinato nelle parti laterali del getto. In some embodiments, the fluidization regime chosen for the entire bed or for a region or portion of it can also be of the so-called "spouted" type, for example jet, fountain or pulse. The spouted type fluidized bed generally has a hydrodynamic regime characterized by a central fluidization gas jet at the base of the same bed which, due to the strong difference in velocity between particles directly exposed to the jet and surrounding particles, establishes a motion dragged by of the bed column that insists on the casting itself and the facing (cylindrical) areas creating, precisely, a fountain effect in the central part fed by the solid dragged into the lateral parts of the casting.

Vantaggiosamente, i suddetti elementi di adduzione del gas di fluidizzazione sono ispezionabili dall’esterno del dispositivo, ossia senza la necessità di rimuovere le particelle del letto, e, all’occorrenza, possono essere sottoposti ad attività di manutenzione/pulizia, operando appunto dall’esterno. Advantageously, the aforementioned elements for supplying the fluidization gas can be inspected from the outside of the device, i.e. without the need to remove the particles of the bed, and, if necessary, can be subjected to maintenance / cleaning activities, operating precisely from the external.

Nell’esempio qui considerato, il sistema di fluidizzazione comprende uno o più condotti 45 di distribuzione dell’aria di fluidizzazione, disposti in orizzontale alla base del dispositivo 1 e preferibilmente posizionati per attraversare il dispositivo medesimo in corrispondenza del suo mantello o parete laterale 23. In corrispondenza del lato esterno al dispositivo 1 ogni condotto 45 può essere ad esempio provvisto di una flangia rimovibile 46. In tal modo, in caso di necessità è sufficiente rimuovere la suddetta flangia 46 per poter ispezionare e accedere alla parte interna del condotto 45. In the example considered here, the fluidization system comprises one or more ducts 45 for distributing the fluidization air, arranged horizontally at the base of the device 1 and preferably positioned to cross the device itself in correspondence with its shell or side wall 23. At the external side of the device 1 each duct 45 can be provided, for example, with a removable flange 46. In this way, if necessary, it is sufficient to remove the aforementioned flange 46 in order to inspect and access the internal part of the duct 45.

Entro il letto 3, in particolare entro la regione di accumulo 31, sono alloggiati elementi di scambio termico 5, in particolare fasci tubieri. Tali fasci tubieri, in condizioni operative selezionate, ossia in alcune condizioni di utilizzo, possono essere attraversati da un fluido di esercizio, ad esempio acqua allo stato liquido e/o di vapore. Within the bed 3, in particular within the accumulation region 31, heat exchange elements 5 are housed, in particular tube bundles. These tube bundles, in selected operating conditions, ie in certain conditions of use, can be traversed by an operating fluid, for example water in the liquid and / or vapor state.

In particolare, in una fase di scambio termico, ossia in fase di utilizzo dell’energia termica incamerata, il fluido di esercizio può essere fatto fluire nei fasci tubieri 5 e ricevere calore dalle particelle della regione di accumulo 31. Al contrario, durante una fase di solo accumulo i fasci tubieri 5 possono lavorare a secco, ossia in assenza di fluido di esercizio. In particular, in a heat exchange phase, i.e. in the phase of using the stored thermal energy, the operating fluid can be made to flow in the tube bundles 5 and receive heat from the particles of the accumulation region 31. On the contrary, during a phase of accumulation only, the tube bundles 5 can work dry, ie in the absence of operating fluid.

In una modalità applicativa preferita, la fase di accumulo può essere attivata in presenza di sole. La fase di scambio termico, ossia di trasferimento dell’energia termica al fluido di esercizio, può essere attivata anche in assenza di sole. In a preferred application mode, the accumulation phase can be activated in the presence of sunshine. The heat exchange phase, i.e. the transfer of thermal energy to the operating fluid, can be activated even in the absence of the sun.

La fluidizzazione del letto di particelle 3 o di una sua regione o porzione può avvenire anche soltanto durante la fase di accumulo. The fluidization of the bed of particles 3 or of a region or portion thereof can also occur only during the accumulation step.

Gli elementi di scambio termico 5 possono essere configurati in modo da risultare agevolmente sostituibili senza la necessità di rimuovere le particelle del letto. The heat exchange elements 5 can be configured in such a way as to be easily replaceable without the need to remove the particles of the bed.

Come mostrato in Figura 3, il fluido di esercizio in uscita dal dispositivo 1 nelle condizioni di temperatura e pressione di progetto può essere fatto espandere in una turbina 510 accoppiata ad un generatore per la produzione di energia elettrica o può essere utilizzato per altri scopi industriali, ad esempio per la produzione di acqua calda, in sistemi di condizionamento o in impianti di dissalazione. In altre parole, i fasci tubieri 5 sono connessi ad ulteriori componenti dell’impianto 500, ad esempio una o più turbine 510, condensatori 511, scambiatori di calore 521, pompe 520 e così via, ciascuno di per sé noto. As shown in Figure 3, the operating fluid leaving the device 1 in the design temperature and pressure conditions can be made to expand in a turbine 510 coupled to a generator for the production of electrical energy or it can be used for other industrial purposes, for example for the production of hot water, in air conditioning systems or in desalination plants. In other words, the tube bundles 5 are connected to further components of the system 500, for example one or more turbines 510, condensers 511, heat exchangers 521, pumps 520 and so on, each known per se.

Con riferimento ancora alle Figure 2 e 3, il dispositivo 1 comprende inoltre mezzi 6 di aspirazione dell’aria di fluidizzazione che ha terminato il proprio percorso entro il letto di particelle 3 ed emerge da esso in corrispondenza del freeboard 22. Tali mezzi di aspirazione 6 sono quindi configurati per aspirare l’aria entro l’involucro 2 superiormente al pelo libero 35 del letto di particelle 3. Nel presente esempio, i mezzi di aspirazione 6 comprendono elementi 60 di uscita di aria dallo spazio vacante 22 disposti in corrispondenza di una porzione superiore del mantello laterale 23 dell’involucro 2. With reference again to Figures 2 and 3, the device 1 also comprises suction means 6 for the fluidization air which has finished its path within the bed of particles 3 and emerges from it at the freeboard 22. Said suction means 6 they are therefore configured to suck the air inside the casing 2 above the free surface 35 of the bed of particles 3. In the present example, the suction means 6 comprise elements 60 for exiting air from the vacant space 22 arranged in correspondence with a portion upper side skirt 23 of the casing 2.

Preferibilmente, i mezzi di aspirazione 6 sono configurati anche per evitare una immissione, o una immissione massiva, di aria di fluidizzazione e/o delle particelle da essa trascinate nell’ambiente esterno attraverso l’apertura 10. Preferably, the suction means 6 are also configured to avoid an introduction, or a massive introduction, of fluidization air and / or of the particles dragged by it into the external environment through the opening 10.

Vantaggiosamente, i mezzi di aspirazione 6 prevedono mezzi di controllo (non rappresentati), preferibilmente sensori di portata, che, in sinergia con ulteriori mezzi di controllo (non illustrati) associati ai mezzi di fluidizzazione 4, determinano una portata di aria estratta dal dispositivo 1 uguale o superiore alla portata di aria di fluidizzazione immessa nel letto di particelle 3. Advantageously, the suction means 6 provide control means (not shown), preferably flow sensors, which, in synergy with further control means (not shown) associated with the fluidization means 4, determine a flow rate of air extracted from the device 1 equal to or greater than the flow rate of fluidization air introduced into the particle bed 3.

Preferibilmente, la configurazione dei mezzi di aspirazione 6 è tale da determinare una depressione nello spazio 22. In tal caso, i mezzi di aspirazione 6 determinano un rientro di aria dall’ambiente nel dispositivo attraverso l’apertura di ingresso 10. Tale aria si riscalda nel passaggio attraverso l’apertura d’ingresso 10, arricchendosi di un contenuto termico che viene apportato all’aria estratta dal dispositivo 1. Preferably, the configuration of the suction means 6 is such as to cause a depression in the space 22. In this case, the suction means 6 cause the air from the environment to re-enter the device through the inlet opening 10. This air heats up in the passage through the inlet opening 10, enriching itself with a thermal content that is brought to the air extracted from the device 1.

Vantaggiosamente, il dispositivo 1 prevede uno scambio di calore fra l’aria di fluidizzazione (riscaldata) in uscita dal letto di particelle 3 in corrispondenza del pelo libero 35 di quest’ultimo ed aspirata dai mezzi 6 e l’aria di fluidizzazione in ingresso nel letto di particelle 3 mediante i mezzi di fluidizzazione 4. In altre parole, è prevista una rigenerazione del calore, ottenuta mediante mezzi di scambio termico. Ciò è rappresentato schematicamente nelle figure mediante componenti di scambio termico 512, componenti di depolverazione 513 dell’aria di fluidizzazione, componenti di ventilazione 514, di aspirazione dell’aria di fluidizzazione dal dispositivo e 515 di immissione dell’aria ambiente al sistema di fluidizzazione. Advantageously, the device 1 provides for a heat exchange between the fluidization air (heated) leaving the bed of particles 3 in correspondence with the free surface 35 of the latter and sucked by the means 6 and the fluidization air entering the bed of particles 3 by means of the fluidization means 4. In other words, a regeneration of the heat is provided, obtained by means of heat exchange. This is schematically represented in the figures by means of heat exchange components 512, components for dedusting 513 of the fluidization air, components for ventilation 514, for the intake of the fluidization air from the device and 515 for the introduction of ambient air to the fluidization system.

In una variante di realizzazione, il dispositivo 1 presenta una camera di calma in corrispondenza del pelo libero 35 del letto di particelle 3. Tale camera di calma è intesa come una zona di velocità bassa o nulla per le particelle del letto ed è definita, nel presente esempio, dallo spazio vacante 22. In a variant embodiment, the device 1 has a stilling chamber in correspondence with the free surface 35 of the bed of particles 3. This stilling chamber is intended as a zone of low or zero velocity for the particles of the bed and is defined, in the present example, from vacant space 22.

Anche la camera di calma 22 contribuisce ad evitare una fuoriuscita, o una fuoriuscita massiva, di aria e/o particelle attraverso l’apertura 10. The stilling chamber 22 also helps to avoid a leakage, or a massive leakage, of air and / or particles through the opening 10.

In una variante di realizzazione, il dispositivo 1 può comprendere altresì mezzi di immissione di un gas di confinamento, in particolare aria, in forma di un flusso laminare. Quest’ultimo è idoneo a produrre una (ulteriore) barriera alla fuoriuscita di particelle verso l’esterno. In a variant embodiment, the device 1 can also comprise means for introducing a confinement gas, in particular air, in the form of a laminar flow. The latter is suitable for producing a (further) barrier to the escape of particles to the outside.

I mezzi possono essere disposti superiormente al pelo libero 35 del letto di particelle 3, in particolare in corrispondenza dell’apertura di irraggiamento 10. Preferibilmente, la disposizione è tale che il flusso laminare venga emesso proprio in corrispondenza dell’apertura 10, parallelamente alla direzione traversale T di sviluppo di quest’ultima, a formare una sorta di finestra gassosa di chiusura di quest’ultima. The means can be arranged above the free surface 35 of the bed of particles 3, in particular at the irradiation opening 10. Preferably, the arrangement is such that the laminar flow is emitted precisely at the opening 10, parallel to the direction traversal T of development of the latter, to form a sort of gas window for closing the latter.

Nella presente forma di realizzazione, il dispositivo 1 comprende inoltre una struttura di confinamento sagomata 8, o invito, disposta in corrispondenza dell’imboccatura dell’apertura di irraggiamento 10. La struttura di confinamento 8 può svilupparsi completamente o principalmente all’esterno del dispositivo 1, ossia sporgere o meno parzialmente entro lo spazio vacante 22. In the present embodiment, the device 1 further comprises a shaped confinement structure 8, or invitation, arranged at the mouth of the irradiation opening 10. The confinement structure 8 can develop completely or mainly outside the device 1 , i.e. partially protrude or not within the vacant space 22.

La struttura di confinamento 8 presenta una apertura passante, ossia presenta costruzione tubolare, in modo tale da mantenere la comunicazione diretta fra interno ed esterno dell’involucro 2 a mezzo dell’apertura di irraggiamento 10. The confinement structure 8 has a through opening, that is, it has a tubular construction, in such a way as to maintain direct communication between the interior and exterior of the envelope 2 by means of the irradiation opening 10.

In una variante di realizzazione, la struttura di confinamento 8 definisce una (ulteriore) camera di calma e contribuisce quindi ad evitare o ridurre fuoriuscite di aria e/o particelle verso l’esterno. In a variant embodiment, the confinement structure 8 defines a (further) stilling chamber and thus helps to avoid or reduce the leakage of air and / or particles to the outside.

Nella presente forma di realizzazione, la struttura di confinamento 8 presenta una conformazione rastremata, in particolare conica, con sezione decrescente verso l’interno dell’involucro 2. Tale sezione della struttura di confinamento consente di non interferire con la direzione della radiazione solare concentrata dal sistema ottico dedicato. In the present embodiment, the confinement structure 8 has a tapered conformation, in particular conical, with a decreasing section towards the inside of the envelope 2. This section of the confinement structure allows not to interfere with the direction of the solar radiation concentrated by the dedicated optical system.

Inoltre, in corrispondenza delle pareti della struttura 8 possono essere ricavate bocchette di aspirazione dell’aria, o elementi di aspirazione equivalenti, che possono essere in comunicazione con l’ambiente del freeboard 22 ovvero essere associate ad un sistema di aspirazione dedicato. Quando in comunicazione con il freeboard 22, tali bocchette riversano l’aria aspirata entro lo spazio compreso fra pelo libero 35 e parete superiore 21 dell’involucro 2 Da qui, anche questo flusso di aria viene aspirato dai mezzi di aspirazione 6 già introdotti. Furthermore, in correspondence with the walls of the structure 8, air intake vents or equivalent suction elements can be obtained, which can be in communication with the environment of the freeboard 22 or be associated with a dedicated suction system. When in communication with the freeboard 22, these vents pour the sucked air into the space between the free surface 35 and the upper wall 21 of the casing 2 From here, this air flow is also sucked by the suction means 6 already introduced.

In una variante di realizzazione, il dispositivo 1 comprende altresì una cornice esterna 80 che supporta mezzi rimovibili in corrispondenza dell’apertura 10, a protezione del sistema durante periodi non operativi di questo e tali da eliminare o ridurre la dispersione di energia termica verso l’ambiente esterno. In a variant embodiment, the device 1 also comprises an external frame 80 which supports removable means in correspondence with the opening 10, to protect the system during non-operational periods thereof and such as to eliminate or reduce the dispersion of thermal energy towards the external environment.

Secondo una realizzazione preferita, il dispositivo 1 comprende uno scambiatore di calore ausiliario 9, disposto in corrispondenza della struttura di confinamento 8 oppure, in termini generali, dell’apertura di irraggiamento 10. Lo scambiatore ausiliario 9 è configurato in modo da essere direttamente esposto alla radiazione solare incidente, in modo da assorbire calore ad esempio mediante un proprio fluido vettore. According to a preferred embodiment, the device 1 comprises an auxiliary heat exchanger 9, arranged at the confinement structure 8 or, in general terms, at the irradiation opening 10. The auxiliary exchanger 9 is configured so as to be directly exposed to the incident solar radiation, so as to absorb heat, for example by means of its own vector fluid.

Lo scambiatore ausiliario 9 può essere indipendente dagli elementi di scambio termico 5 immersi nel letto di particelle oppure essere collegato ad essi. The auxiliary exchanger 9 can be independent of the heat exchange elements 5 immersed in the bed of particles or be connected to them.

La Figura 4 si riferisce ad una forma di realizzazione particolarmente preferita del dispositivo dell’invenzione, anche qui denotato con 1. Sebbene rappresentata in modo schematico, per tale forma di realizzazione vale la medesima descrizione sin qui esposta, ad eccezione del posizionamento dell’apertura di irraggiamento, qui denotata con 10’, che è disposta lateralmente sull’involucro 2. In particolare, l’apertura 10’ è ricavata in corrispondenza di una parte superiore dell’involucro 2 e definita, nel presente esempio, fra una porzione 230 del mantello laterale 23 dell’involucro e una parete superiore, in particolare a spiovente, 210 dell’involucro 2 medesimo. Nel presente esempio, la porzione 230 presenta andamento inclinato rispetto alla rimanente parte di mantello 23, e in particolare rispetto alle direzioni trasversale T e longitudinale L, sporgendo verso l’esterno rispetto a detta rimanente parte di mantello. Preferibilmente, il pelo libero 35 del letto di particelle 3 cade, in condizioni operative di fluidizzazione, in corrispondenza o prossimità del margine inferiore della porzione 230, in particolare inferiormente ad esso. Figure 4 refers to a particularly preferred embodiment of the device of the invention, also denoted here with 1. Although represented schematically, for this embodiment the same description described up to now applies, with the exception of the positioning of the opening of irradiation, here denoted by 10 ', which is arranged laterally on the casing 2. In particular, the opening 10' is obtained in correspondence with an upper part of the casing 2 and defined, in the present example, between a portion 230 of the lateral skirt 23 of the casing and an upper wall, in particular sloping, 210 of the casing 2 itself. In the present example, the portion 230 has an inclined trend with respect to the remaining part of the shell 23, and in particular with respect to the transverse T and longitudinal directions L, protruding towards the outside with respect to said remaining part of the shell. Preferably, the free surface 35 of the bed of particles 3 falls, in fluidization operating conditions, at or near the lower edge of the portion 230, in particular below it.

La parete superiore a spiovente, o cappa, 210, presenta un margine inferiore 211 che definisce, insieme alla porzione 230, l’apertura 10’, ed un margine superiore 212 che è collegato con un elemento o bocca di uscita 600 dei mezzi di aspirazione o ventilazione 6 già descritti sopra. The sloping upper wall, or hood, 210, has a lower edge 211 which defines, together with the portion 230, the opening 10 ', and an upper edge 212 which is connected to an element or outlet 600 of the suction means or ventilation 6 already described above.

Il fuoco F2 dell’elemento ottico secondario 502 menzionato con riferimento alla Figura 1 cade in corrispondenza dell’imboccatura dell’apertura 10’. The focus F2 of the secondary optical element 502 mentioned with reference to Figure 1 falls at the mouth of the aperture 10 '.

Come già evidenziato sopra, la posizione laterale dell’apertura 10’, la configurazione a spiovente 210 dell’involucro 2 e/o il regime pressorio nel freeboard 22 come ottenuto (anche) mediante i mezzi di aspirazione 6 sono sinergici a migliorare lo scambio termico nel letto di particelle 3 e ad evitare la fuoriuscita di polvere ed aria calda dal dispositivo 1. As already highlighted above, the lateral position of the opening 10 ', the sloping configuration 210 of the casing 2 and / or the pressure regime in the freeboard 22 as obtained (also) by the suction means 6 are synergistic in improving the heat exchange. in the particle bed 3 and to prevent dust and hot air from escaping from the device 1.

In Figura 4 sono mostrati anche mezzi di fluidizzazione 4 analoghi a quelli descritti sopra, articolati però con uno o più elementi di adduzione centrali 401 che possono essere indipendenti da uno o più elementi laterali 402 e 403. Anche tali elementi sono ispezionabili e/o manutenibili dall’esterno, ad esempio mediante una o più flange rimovibili 46 analoghe a quelle descritte sopra. Figure 4 also shows fluidization means 4 similar to those described above, but articulated with one or more central adduction elements 401 which can be independent from one or more side elements 402 and 403. These elements can also be inspected and / or maintained. from the outside, for example by means of one or more removable flanges 46 similar to those described above.

La Figura 4 evidenzia altresì una costruzione multistrato per l’involucro 2. Figure 4 also highlights a multilayer construction for envelope 2.

Il dispositivo dell’invenzione presenta natura modulare, ossia ben si adatta ad essere connesso ad uno o più dispositivi analoghi in serie od in parallelo rispetto allo scambio termico. The device of the invention is modular in nature, ie it is well suited to be connected to one or more similar devices in series or in parallel with respect to the heat exchange.

Inoltre, le tipologie di dispositivi secondo le diverse forme e varianti di realizzazione descritte possono essere favorevolmente associate per una maggiore flessibilità di produzione e/o di esercizio dell’impianto industriale. Furthermore, the types of devices according to the different embodiments and variants described can be favorably associated for greater flexibility of production and / or operation of the industrial plant.

La gestione dell’impianto di produzione di energia mostrato a titolo esemplificativo in Figura 3 è preferibilmente attuata mediante un software di controllo che ne ottimizza il funzionamento in base alle richieste dell’utenza e/o alle condizioni meteo, con il risultato di ottenere un esercizio dell’impianto a flessibilità totale. The management of the energy production plant shown by way of example in Figure 3 is preferably carried out by means of a control software that optimizes its operation based on user requests and / or weather conditions, with the result of obtaining an operation of the total flexibility system.

Ancora in una configurazione preferita, l’impianto basato su uno o più dei dispositivi di invenzione può essere vantaggiosamente associato ad un sistema fotovoltaico che provvede alla produzione diurna di energia elettrica e che compensa i consumi degli ausiliari dell’impianto. In tale configurazione i dispositivi di accumulo e cessione possono essere gestiti in regime di accumulo dell’energia termica di origine solare durante le ore soleggiate ed in regime di cessione di energia termica, trasferendola al fluido operatore che attraversa gli scambiatori interni al letto di particelle, per la produzione di energia elettrica, dal crepuscolo in poi. Still in a preferred configuration, the system based on one or more of the devices of the invention can be advantageously associated with a photovoltaic system which provides the daytime production of electricity and which compensates for the consumption of the auxiliaries of the system. In this configuration, the storage and transfer devices can be managed in the solar thermal energy storage regime during the sunny hours and in the thermal energy transfer regime, transferring it to the operating fluid that crosses the internal exchangers in the bed of particles, for the production of electricity, from dusk onwards.

Inoltre, nella medesima configurazione l’impianto può essere associato ad un impianto di dissalazione od altro sistema di sfruttamento dell’energia termica di origine solare. In tal caso, i dispositivi possono essere gestiti in regime misto: sia di accumulo, per la produzione notturna di energia elettrica, sia di cessione contemporanea, dedicando la relativa cessione di energia termica all’esercizio continuo dell’impianto ad esempio di dissalazione. Furthermore, in the same configuration, the plant can be associated with a desalination plant or other system for exploiting thermal energy of solar origin. In this case, the devices can be managed in a mixed regime: both for storage, for the nocturnal production of electricity, and for simultaneous transfer, dedicating the related transfer of thermal energy to the continuous operation of the plant, for example for desalination.

Il dispositivo di invenzione può essere integrato con impianti alimentati da altre fonti di energia rinnovabile (ad esempio fotovoltaico, eolico, geotermico) o non rinnovabili per garantire la continuità di produzione energetica al fine di ridurre o eliminare la produzione di energia generata da fonte non rinnovabile. The device of the invention can be integrated with plants powered by other renewable energy sources (for example photovoltaic, wind, geothermal) or non-renewable to guarantee the continuity of energy production in order to reduce or eliminate the production of energy generated by non-renewable sources. .

In tutte le forme di realizzazione e varianti descritte, il trasporto di energia dal fascio radiativo concentrato al letto fluidizzato è affidato al materiale granulare che diventa il vettore primario dell’energia termica, a differenza dei tradizionali mezzi di ricezione a membrana o finestra trasparente che, frapponendosi tra l’energia concentrata ed il correlato vettore termico, ne determinano una separazione fisica. In all the embodiments and variants described, the transport of energy from the concentrated radiative beam to the fluidized bed is entrusted to the granular material which becomes the primary vector of thermal energy, unlike traditional membrane or transparent window receiving means which, interposing between the concentrated energy and the correlated thermal vector, they determine a physical separation.

L’invenzione fornisce altresì un metodo di accumulo e scambio di energia termica di origine solare, basato sulle funzionalità già descritte sopra in relazione al dispositivo ed all’impianto dell’invenzione. The invention also provides a method of accumulation and exchange of thermal energy of solar origin, based on the functions already described above in relation to the device and system of the invention.

La presente invenzione è stata fin qui descritta con riferimento a forme preferite di realizzazione. È da intendersi che possano esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, come definito dall’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate. The present invention has been described up to now with reference to preferred embodiments. It is to be understood that there may be other embodiments that pertain to the same inventive core, as defined by the scope of the claims set out below.

Claims (40)

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (1) di accumulo e scambio di energia termica di origine solare, il quale dispositivo (1) è configurato per ricevere una radiazione solare concentrata mediante un sistema ottico, il quale dispositivo (1) comprende: un involucro (2) che definisce un vano interno (20) e presenta una apertura di irraggiamento (10; 10’) configurata per permettere l’ingresso della radiazione solare concentrata, la quale apertura (10; 10’) pone in comunicazione diretta detto vano interno (20) con l’ambiente esterno essendo priva, in uso, di mezzi di chiusura o schermo; un letto (3) di particelle solide fluidizzabili, ricevuto entro detto vano interno (20) di detto involucro (2), il quale letto (3) presenta una regione operativa (30) direttamente esposta, in uso, alla radiazione solare concentrata che entra attraverso detta apertura (10; 10’), in modo tale che le particelle di detta regione operativa (30) assorbano energia termica dalla radiazione solare; e mezzi (4) di fluidizzazione di detto letto di particelle (3), configurati per addurre un gas di fluidizzazione entro detto vano (20) almeno in corrispondenza di detta regione operativa (30). CLAIMS 1. Device (1) for the accumulation and exchange of thermal energy of solar origin, which device (1) is configured to receive concentrated solar radiation by means of an optical system, which device (1) includes: a casing (2) which defines an internal compartment (20) and has an irradiation opening (10; 10 ') configured to allow the entry of concentrated solar radiation, which opening (10; 10') places said internal compartment (20) with the external environment being devoid, in use, of closing means or screen; a bed (3) of fluidizable solid particles, received within said internal compartment (20) of said envelope (2), which bed (3) has an operative region (30) directly exposed, in use, to the concentrated solar radiation which enters through said opening (10; 10 '), in such a way that the particles of said operative region (30) absorb thermal energy from the solar radiation; And means (4) for fluidizing said bed of particles (3), configured to feed a fluidization gas into said compartment (20) at least in correspondence with said operating region (30). 2. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta apertura (10’) è disposta in posizione laterale o decentrata su detto involucro (2), in particolare lateralmente rispetto a detta regione operativa (30), preferibilmente in corrispondenza di una parete superiore (210) e/o un mantello laterale (230) di detto involucro (2). Device (1) according to claim 1, wherein said opening (10 ') is arranged in a lateral or decentralized position on said casing (2), in particular laterally with respect to said operative region (30), preferably in correspondence of a upper wall (210) and / or a side skirt (230) of said casing (2). 3. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta apertura di irraggiamento (10’) è definita in corrispondenza di una porzione inclinata (230), in particolare sporgente verso l’esterno, di un mantello laterale (23) di detto involucro (2). Device (1) according to claim 1 or 2, wherein said irradiation aperture (10 ') is defined in correspondence with an inclined portion (230), in particular protruding towards the outside, of a side skirt (23) of said casing (2). 4. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta apertura di irraggiamento (10’) è definita in corrispondenza di una parte superiore inclinata a spiovente (210) di detto involucro (2), ed in cui preferibilmente detta parte superiore (210) definisce, rispetto al pelo libero (35) del letto di particelle (3), una configurazione sostanzialmente a cappa di aspirazione. Device (1) according to any one of the preceding claims, in which said irradiation aperture (10 ') is defined in correspondence with a sloping inclined upper part (210) of said casing (2), and in which preferably said part top (210) defines, with respect to the free surface (35) of the bed of particles (3), a substantially suction hood configuration. 5. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la disposizione è tale che il fattore di vista di detta apertura di irraggiamento (10’) rispetto al pelo libero (35) di detta regione operativa (30) è inferiore ad 1. Device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the arrangement is such that the view factor of said irradiation aperture (10 ') with respect to the free surface (35) of said operative region (30) is lower than 1. 6. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di fluidizzazione (4) sono configurati per addurre il gas di fluidizzazione secondo una direzione prevalente longitudinale (L) al letto di particelle (3), in particolare una direzione sostanzialmente verticale. Device (1) according to any one of the preceding claims, wherein said fluidization means (4) are configured to supply the fluidization gas in a prevalent longitudinal direction (L) to the particle bed (3), in particular a direction substantially vertical. 7. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi (4) di fluidizzazione comprendono uno o più elementi di adduzione di gas di fluidizzazione (40; 401-403), preferibilmente disposti in corrispondenza di una base inferiore (24) di detto letto di particelle (3) o di detto involucro (2). Device (1) according to any one of the preceding claims, wherein said fluidization means (4) comprise one or more fluidization gas supply elements (40; 401-403), preferably arranged at a lower base ( 24) of said bed of particles (3) or of said envelope (2). 8. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi (4) di fluidizzazione comprendono uno o più elementi di adduzione di gas di fluidizzazione (40; 401-403) accessibili o ispezionabili dall’esterno del dispositivo medesimo (1), ossia senza necessità di rimozione del letto di particelle (3). Device (1) according to any one of the preceding claims, wherein said fluidization means (4) comprise one or more fluidization gas supply elements (40; 401-403) accessible or inspectable from the outside of the device itself ( 1), i.e. without the need to remove the particle bed (3). 9. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi (4) di fluidizzazione sono configurati per determinare, in uso, almeno due differenti velocità di fluidizzazione entro detto letto di particelle (3), in particolare entro detta regione operativa (30). Device (1) according to any one of the preceding claims, wherein said fluidization means (4) are configured to determine, in use, at least two different fluidization rates within said bed of particles (3), in particular within said region operational (30). 10. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi (4) di fluidizzazione sono configurati per determinare, in uso, un moto circolatorio convettivo di particelle entro detto letto di particelle (3), in particolare entro detta regione operativa (30). Device (1) according to any one of the preceding claims, wherein said fluidization means (4) are configured to determine, in use, a convective circulatory motion of particles within said bed of particles (3), in particular within said region operational (30). 11. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi (4) di fluidizzazione sono configurati per determinare, in uso, un regime di fluidizzazione di tipo spouted in detta regione operativa (30). Device (1) according to any one of the preceding claims, wherein said fluidization means (4) are configured to determine, in use, a spouted type fluidization regime in said operating region (30). 12. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta regione operativa (30) occupa sostanzialmente l’intero letto di particelle (3). 12. Device (1) according to any one of the preceding claims, in which said operating region (30) substantially occupies the entire bed of particles (3). 13. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 11, in cui detto letto (3) presenta una regione di accumulo di calore (31) adiacente a detta regione operativa (30), e preferibilmente circoscritta ad essa. Device (1) according to any one of claims 1 to 11, wherein said bed (3) has a heat accumulation region (31) adjacent to said operative region (30), and preferably circumscribed thereto. 14. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui la configurazione complessiva è tale che, in uso, le particelle di detta regione operativa (30) assorbono energia termica dalla radiazione solare e la cedono alle particelle di detta regione di accumulo (31). Device (1) according to the preceding claim, in which the overall configuration is such that, in use, the particles of said operative region (30) absorb thermal energy from the solar radiation and transfer it to the particles of said accumulation region (31 ). 15. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto involucro (2) presenta una superficie inclinata, o a spiovente, (210) disposta superiormente al pelo libero (35) di detto letto di particelle (3) e presentante un margine inferiore (211) in corrispondenza o prossimità di detta apertura di irraggiamento (10’), la configurazione essendo preferibilmente tale che detta superficie inclinata (210) è idonea a favorire un effetto di aspirazione del gas di fluidizzazione che emerge dal letto di particelle (3). Device (1) according to any one of the preceding claims, wherein said casing (2) has an inclined or sloping surface (210) arranged above the free surface (35) of said bed of particles (3) and having a lower margin (211) at or near said irradiation aperture (10 '), the configuration preferably being such that said inclined surface (210) is suitable for favoring a suction effect of the fluidization gas emerging from the bed of particles ( 3). 16. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi (6) di aspirazione di gas di fluidizzazione, disposti entro detto involucro (2) superiormente al pelo libero (35) di detto letto di particelle (3). Device (1) according to any one of the preceding claims, comprising means (6) for aspirating fluidization gas, arranged inside said casing (2) above the free surface (35) of said bed of particles (3). 17. Dispositivo (1) secondo le rivendicazioni 15 e 16, in cui detti mezzi di aspirazione (6) comprendono un ingresso di aspirazione (600) disposto in corrispondenza o prossimità di un margine superiore (212) di detta superficie inclinata (210). Device (1) according to claims 15 and 16, wherein said suction means (6) comprise a suction inlet (600) arranged at or near an upper edge (212) of said inclined surface (210). 18. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 16 o 17, comprendente mezzi di trasferimento del gas di fluidizzazione aspirato da detti mezzi di aspirazione (6) in ingresso a detti mezzi di fluidizzazione (4). Device (1) according to claim 16 or 17, comprising means for transferring the fluidization gas sucked by said suction means (6) at the inlet to said fluidization means (4). 19. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 16 o 17, comprendente mezzi di scambio termico fra il gas di fluidizzazione in ingresso a detto involucro (2) mediante detti mezzi di fluidizzazione (4) ed il gas di fluidizzazione in uscita da detto involucro (2) mediante detti mezzi di aspirazione (6). 19. Device (1) according to claim 16 or 17, comprising heat exchange means between the fluidization gas entering said casing (2) by means of said fluidization means (4) and the fluidization gas leaving said casing ( 2) by means of said suction means (6). 20. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 19, in cui detti mezzi di aspirazione (6) sono configurati per estrarre dal dispositivo (1) una portata di gas di fluidizzazione pari o superiore ad una portata di gas di fluidizzazione immessa in detto letto di particelle (3) da detti mezzi di fluidizzazione (4). Device (1) according to any one of claims 16 to 19, wherein said suction means (6) are configured to extract from the device (1) a flow rate of fluidization gas equal to or greater than a flow rate of fluidization gas introduced into said bed of particles (3) by said fluidization means (4). 21. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 20, in cui detti mezzi di aspirazione (6) sono configurati per determinare una depressione in corrispondenza di uno spazio vacante (22) interposto fra il pelo libero (35) del letto di particelle (3) e una parte superiore (21; 210) di detto involucro (2). Device (1) according to any one of claims 16 to 20, in which said suction means (6) are configured to cause a depression in correspondence with a vacant space (22) interposed between the free surface (35) of the bed of particles (3) and an upper part (21; 210) of said envelope (2). 22. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una struttura di confinamento (8) sagomata, configurata per contenere le particelle di detto letto (3) entro detto involucro (2), la quale struttura di confinamento (8) è disposta in corrispondenza di detta apertura di irraggiamento (10) e preferibilmente almeno parzialmente sporgente verso l’esterno rispetto a quest’ultima. Device (1) according to any one of the preceding claims, comprising a shaped confinement structure (8), configured to contain the particles of said bed (3) within said enclosure (2), which confinement structure (8) is arranged in correspondence with said irradiation opening (10) and preferably at least partially protruding outwards with respect to the latter. 23. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detta struttura di confinamento (8) presenta una conformazione rastremata, preferibilmente conica, con sezione decrescente verso l’interno di detto involucro (2). 23. Device (1) according to the previous claim, in which said confinement structure (8) has a tapered, preferably conical shape, with a decreasing section towards the inside of said casing (2). 24. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi ausiliari di scambio termico (9) posizionati in modo tale da essere direttamente irraggiati, in uso, dalla radiazione solare e preferibilmente disposti in corrispondenza o in prossimità di detta apertura di irraggiamento (10). Device (1) according to any one of the preceding claims, comprising auxiliary heat exchange means (9) positioned in such a way as to be directly irradiated, in use, by solar radiation and preferably arranged at or near said irradiation aperture (10). 25. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione precedente e secondo la rivendicazione 22 o 23, in cui detti mezzi ausiliari di scambio termico (9) sono disposti in corrispondenza di una parete interna od esterna di detta struttura di confinamento (8). Device (1) according to the preceding claim and according to claim 22 or 23, in which said auxiliary heat exchange means (9) are arranged in correspondence with an internal or external wall of said confinement structure (8). 26. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente elementi di scambio termico (5) disposti entro detto letto di particelle (3) ed attraversati, in uso, da un fluido di esercizio. Device (1) according to any one of the preceding claims, comprising heat exchange elements (5) arranged within said bed of particles (3) and traversed, in use, by an operating fluid. 27. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 24 o 25 e secondo la rivendicazione 26, in cui detti mezzi ausiliari di scambio termico (9) sono collegati a detti elementi di scambio termico (5). Device (1) according to claim 24 or 25 and according to claim 26, wherein said auxiliary heat exchange means (9) are connected to said heat exchange elements (5). 28. Impianto (500) di produzione di energia termica, comprendente: almeno un dispositivo (1) di accumulo e scambio di energia termica di origine solare secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti; ed un sistema ottico configurato per concentrare una radiazione solare incidente in corrispondenza di detta apertura di irraggiamento (10; 10’) di detto almeno un dispositivo (1), in cui detto sistema ottico preferibilmente presenta una configurazione “beam down” comprendendo uno o più elementi ottici primari (501) disposti al suolo ed uno o più elementi ottici secondari di riflessione (502) disposti in quota. 28. Thermal energy production plant (500), comprising: at least one device (1) for accumulating and exchanging thermal energy of solar origin according to any one of the preceding claims; and an optical system configured to concentrate an incident solar radiation at said irradiation aperture (10; 10 ') of said at least one device (1), in which said optical system preferably has a "beam down" configuration comprising one or more elements primary optical elements (501) arranged on the ground and one or more secondary optical reflection elements (502) arranged at height. 29. Impianto (500) secondo la rivendicazione precedente, comprendente inoltre un sistema fotovoltaico. System (500) according to the preceding claim, further comprising a photovoltaic system. 30. Impianto (500) secondo la rivendicazione 28 o 29, comprendente un sistema di dissalazione. Plant (500) according to claim 28 or 29, comprising a desalination system. 31. Metodo di accumulo e scambio di energia termica di origine solare, il quale metodo prevede l’irraggiamento di un letto (3) di particelle solide fluidizzato con una radiazione solare concentrata mediante un sistema ottico, in cui detto letto di particelle (3) è alloggiato in un involucro (2) dotato di una apertura di irraggiamento (10; 10’) configurata per permettere l’ingresso della radiazione solare concentrata, la quale apertura (10; 10’) pone in comunicazione diretta il letto di particelle (3) con l’ambiente esterno essendo priva di mezzi di chiusura o schermo, in cui detto letto di particelle (3) presenta una regione operativa (30) direttamente esposta alla radiazione solare concentrata che entra attraverso detta apertura (10; 10’), in modo tale che le particelle di detta regione operativa (30) assorbano energia termica dalla radiazione solare. 31. Method of accumulation and exchange of thermal energy of solar origin, which method provides for the irradiation of a bed (3) of fluidized solid particles with a concentrated solar radiation by means of an optical system, in which said bed of particles (3) is housed in a casing (2) equipped with an irradiation aperture (10; 10 ') configured to allow the entry of concentrated solar radiation, which opening (10; 10') places the bed of particles (3) in direct communication with the external environment as it has no closing means or screen , wherein said bed of particles (3) has an operative region (30) directly exposed to the concentrated solar radiation which enters through said opening (10; 10 '), so that the particles of said operative region (30) absorb thermal energy from solar radiation. 32. Metodo secondo la rivendicazione 31, in cui entro detto letto di particelle viene addotto un gas di fluidizzazione secondo una direzione prevalente longitudinale (L) al letto di particelle (3) medesimo, in particolare una direzione sostanzialmente verticale. Method according to claim 31, wherein a fluidization gas is fed into said bed of particles in a prevalent longitudinal direction (L) to the particle bed (3) itself, in particular a substantially vertical direction. 33. Metodo secondo la rivendicazione 31 o 32, in cui detto gas di fluidizzazione viene addotto in corrispondenza di una base inferiore (24) di detto letto di particelle (3) o di detto involucro (2). 33. A method according to claim 31 or 32, wherein said fluidization gas is supplied at a lower base (24) of said bed of particles (3) or of said shell (2). 34. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 31 a 33, che prevede almeno due differenti velocità di fluidizzazione entro detto letto di particelle (3), in particolare entro detta regione operativa (30). 34. Method according to any one of claims 31 to 33, which provides at least two different fluidization rates within said bed of particles (3), in particular within said operating region (30). 35. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 31 a 34, che prevede un moto circolatorio convettivo di particelle entro detto letto di particelle (3), in particolare entro detta regione operativa (30). Method according to any one of claims 31 to 34, which provides for a convective circulatory motion of particles within said bed of particles (3), in particular within said operating region (30). 36. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 31 a 35, in cui le particelle di detta regione operativa (30) assorbono energia termica dalla radiazione solare e la cedono alle particelle di una adiacente regione di accumulo (31). Method according to any one of claims 31 to 35, wherein the particles of said operating region (30) absorb thermal energy from the solar radiation and transfer it to the particles of an adjacent storage region (31). 37. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 31 a 36, che prevede una aspirazione di gas di fluidizzazione superiormente al pelo libero (35) di detto letto di particelle (3), preferibilmente in corrispondenza di un ingresso di aspirazione (600) laterale. Method according to any one of claims 31 to 36, which provides for a suction of fluidization gas above the free surface (35) of said bed of particles (3), preferably in correspondence with a lateral suction inlet (600). 38. Metodo secondo la rivendicazione precedente, che prevede uno scambio termico fra il gas di fluidizzazione in ingresso a detto letto di particelle (3) ed il gas di fluidizzazione aspirato superiormente al pelo libero (35) di detto letto di particelle (3). 38. Method according to the preceding claim, which provides for a heat exchange between the fluidization gas entering said bed of particles (3) and the fluidization gas aspirated above the free surface (35) of said bed of particles (3). 39. Metodo secondo la rivendicazione 37 o 38, in cui detta aspirazione determina una depressione in corrispondenza di uno spazio vacante (22) interposto fra il pelo libero (35) del letto di particelle (3) e una parte superiore (21; 210) di detto involucro (2). 39. Method according to claim 37 or 38, wherein said suction causes a depression at a vacant space (22) interposed between the free surface (35) of the bed of particles (3) and an upper part (21; 210) of said casing (2). 40. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 31 a 39, che impiega un dispositivo (1) o un impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 30.Method according to any one of claims 31 to 39, which uses a device (1) or an implant according to any one of claims 1 to 30.
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