ITMI20092094A1 - Procedimento e sistema per accumulo di energia termica - Google Patents

Description

PROCEDIMENTO E SISTEMA PER

TERMICA.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si ad un procedimento ed ad un sistema per lo stoccaggio ed il prelievo di energia termica a temperatura preferibilmente maggiore di 95°C ed utilizzante uno o più fluidi termovettori atti a ridurre i costi dei presenti metodi di accumulo di energia termica. Nel campo degli impianti per la generazione di energia elettrica tramite concentrazione della radiazione solare "Concentrating Solar Power" plant (CSP), si assiste al presente allo sviluppo di numerosi procedimenti e sistemi di accumulo di calore a media o preferibilmente ad alta temperatura al fine di sopperire alla mancanza di energia solare nelle ore notturne. Tra i sistemi sviluppati si menzionano quelli basati sull' utilizzo e accumulo di fluidi termovettori organici i quali, a seconda delle molecole utilizzate, possono essere riscaldati fino a circa 400 °C senza comportare un' eccessiva degradazione. Per l'accumulo possono essere anche utilizzati fluidi inorganici, sali fusi ed eutettici, come ad esempio quello costituito da NaN03al 60% e KN03al 40%. La predetta miscela presenta numerosi vantaggi rispetto ai fluidi organici essendo da una temperatura di fusione moderata (220° C), da una bassa tensione di vapore, un'elevata stabilità termica (fino 570°C), da non infiammabilità e ridotto impatto ambientale, essendo i suoi componenti I sistemi di immagazzinamento dell'energia termica impiegati nelle installazioni CSP comportano sezioni d'impianto particolarmente onerose, sia a causa del costo del fluido utilizzato che del costo dei sistemi di contenimento del medesimo. Nel caso dell'impianto dimostrativo "Solar Two" da 10 MW elettrici nominali (42,2 MW termici), operato presso Barstow in California tra il 1996 e il 1999, il sistema di stoccaggio dell'energia era costituito dai predetti sali fusi (1380 t), i quali erano pompati dal serbatoio freddo (290°C) al collettore solare, dove erano riscaldati (565°C) e successivamente avviati al sistema di stoccaggio a temperatura superiore, avente una capacità di circa 3 ore. Dallo stoccaggio erano avviati ad uno scambiatore di calore per produrre vapore da espandere in turbina al fine di produrre energia elettrica tramite un generatore. I sali fusi dopo aver scambiato calore erano quindi avviati al serbatoio freddo per essere successivamente riscaldati chiudendo il ciclo. Tale tecnologia à ̈ oggi applicata, con poche varianti, nei recenti impianti CSP, come ad esempio, l'impianto Andasol 1 da 50 MW elettrici nominali, ubicato a Guadix nella provincia di Granada (Spagna). Questa centrale utilizza sali fusi (circa 30000 t) in due distinti serbatoi a differenti temperature al fine di garantire circa 7 ore di marcia impianto in assenza di radiazione solare. Si rammentano inoltre gli studi per l'accumulo di fluidi termovettori in serbatoi caratterizzati da una stratificazione di detti fluidi in base alla differente temperatura/densità dei medesimi fluidi, contraddistinti preferibilmente da termoclino, distinguendo in tal modo in detti serbatoi una sezione di accumulo primario ad elevata temperatura e densità inferiore ed una sezione di accumulo secondario a temperatura inferiore e densità superiore, essendo tali sezioni dotate di opportuni sistemi per l'immissione ed il prelievo di detto fluido alle differenti temperature, come riportato a titolo d'esempio, nei brevetti "Thermal Enegy Storage Unit " US4124061 del 7 novembre 1978 e "Method and Aparatus for Operating an Improved Storage Unit" US4523629 del 18 giugno 1985. E' noto inolt re l'impiego di cisterne ipogee di grandi dimensioni

acqua come fluido termovettore primario

per accumulare calore sensibile proveniente dalla radiazione solare al fine di costituire stoccaggi di calore a bassa entalpia interstagionali . Numerosi studi e progetti dimostrativi sono stati sviluppati con questa finalità, ad esempio, in diverse città della Repubblica Federale Tedesca, con accumuli con capacità da 1500 m<3>a volumi superiori ai 10000 m<3>, utilizzanti diverse tipologie di stoccaggi, tra cui si citano cisterne ipogee ed acquiferi situati in strati geologici. Gli accumuli in cisterne utilizzati nelle dimostrazioni non permettono lo stoccaggio di fluidi differenti dall'acqua e sono limitati dai bassi livelli di temperatura ottenibili (generalmente fino a circa 85°C) . Non sono note applicazioni di accumuli ipogei o parzialmente ipogei interstagionali per stoccaggio di energia termica utilizzanti fluidi diversi dall'acqua. Attualmente si assiste allo sviluppo di numerosi progetti finalizzati a ridurre l'incidenza economica della sezione di stoccaggio di energia termica proveniente dalla radiazione solare con lo scopo di permettere una maggiore diffusione degli impianti CSP, di climatizzazione solare o delle pompe di calore. Sorprendentemente, nella presente invenzione si fornisce un procedimento e un sistema per l'accumulo ed il prelievo di energia termica a media ed elevata temperatura in grado di ridurre sensibilmente i costi di stoccaggio dell'energia termica. Nella presente invenzione si rivendica un procedimento per accumulare energia termica comprendente i seguenti stadi: a) accumulo di uno o più fluidi termovettori primari in una sezione di impianto secondaria a temperatura media inferiore rispetto alla sezione di accumulo primaria, costituita da uno o più sottosistemi di raccolta epigei e/o ipogei e/o parzialmente ipogei e/o flottanti, racchiudenti o meno materiale ad elevata inerzia termica e/o scambiatori di calore; b) prelievo di detto fluido primario e sua alimentazione ad una o più sottosezioni atte al suo riscaldamento e comprendenti una o più sorgenti di calore aventi temperatura superiore al fluido primario stesso, la cui energia termica provenga, in toto o in parte, dalla radiazione solare e/o da sorgenti aventi andamento discontinuo o variabile; c) riscaldamento di detto fluido primario in detta riscaldamento e sua alimentazione ad una sezione primaria, costituita da uno o più sottosistemi di raccolta di detto fluido primario, essendo detti sottosistemi di raccolta epigei e/o ipogei e/o parzialmente ipogei e/o flottanti, racchiudenti o meno materiale ad elevata inerzia termica e/o scambiatori di calore; d) prelievo da detta sezione primaria di detto fluido primario precedentemente riscaldato e alimentazione ad una sezione di impianto atta allo scambio termico tra detto fluido primario ed un fluido secondario a temperatura inferiore atto alla generazione di energia meccanica/elettrica tramite un ciclo termodinamico e/o atto allo sviluppo all'interno di detto fluido secondario di reazioni chimiche e/o trasfo rma zioni fisiche; e) conseguente raffreddamento di detto fluido primario e contemporaneo innalzamento della temperatura di detto fluido secondario fino alle condizioni richieste dal ciclo termodinamico e/o alle condizioni atte allo sviluppo all'interno di detto fluido secondario di reazioni chimiche e/o trasformazioni fisiche; f) prelievo di detto fluido primario raffreddatosi per mezzo di detta sezione di scambio termico e chiusura ciclo tramite sua alimentazione alla sezione di accumulo secondaria . L'invenzione risulta particolarmente vantaggiosa qualora utilizzata negli impianti CSP al fine di consentire la generazione di energia elettrica anche nel caso di assenza o di ridotta radiazione solare, in modo durevole ed economico, grazie allo scambio termico tra un fluido primario, avente ciò funzione termovett rice e/o termoaccumulat rice precedentemente riscaldato e accumulato ed almeno un ulteriore fluido secondario atto ad evolvere in un ciclo termodinamico per la produzione di energia meccanica/elettrica. Tra i fluidi primari inorganici si possono elencare come esempio: acqua (pressurizzata o meno), sali fusi, metalli liquidi o leghe metalliche bass ofonden ti, oli minerali. Tra i fluidi primari organici si possono menzionare a titolo di esempio: fluidi termovettori industriali quali i fluidi dowtherm, thermoil, o comunque qualsiasi fluido atto al trasporto di calore utilizzante molecole organiche pure o in miscela, la cui degradazione sia minimizzata alle condizioni di esercizio. Particolare rilevanza dal punto di vista economico può essere l'utilizzo come fluido primario, di componenti o miscele derivate dal petrolio, da reazioni di sintesi o da processi naturali, aventi una temperatura ini ziale di ebollizione sufficientemente elevata, bassa tensione di vapore viscosità sufficientemente ridotta alle temperature di esercizio. Dette miscele possono essere provenienti direttamente o indirettamente da colonne di frazionamento e da fondi di colonne di distillazione atmosferica o sotto vuoto del petrolio, dei suoi derivati e/o da processi di sintesi di idrocarburi quali il processo Fischer-Tropseh . Dette miscele possono quindi essere costituite da prodotti, intermedi o residui di lavorazioni di raffineria quali, ad esempio, gasoli, oli flussanti e/o combustibili, cariche per forni, cementifici,

, oppure bitumi di origine naturale o e/o i loro derivati. Dette miscele idrocarburiche possono contenere in quantità rilevanti di idrocarburi policiclici aromatici altobollenti e/o asfalteni e/o malteni e/o composti solforati. Tra dette miscele hanno particolare rilevanza i bitumi, i quali sono comunemente utilizzati in edilizia e per la pavimentazione di strade, per impermeabilizzazioni di coperture, per rivestimenti antiacidi di serbatoi, torri e simili. Non erano note, prima della presente invenzione, applicazioni di tagli idrocarburici ed in particolare di tagli idrocarburici pesanti, quali ad esempio olio combustibile, bitumi o di suoi derivati ossidati meno, come fluidi termovettori in sistemi per lo stoccaggio e l'utilizzo di energia termica da fonti discontinuo e/o variabili. Mentre il riscaldamento, il trasporto e lo stoccaggio in temperatura di grandi quantitativi, fino a svariate migliaia di tonnellate in singoli serbatoi, di miscele idrocarburiche a medio/elevato punto di ebollizione o di bitumi o di loro derivati appartiene all'arte nota del trattamento del petrolio e dei suoi derivati. Tra i fluidi organici menzionati, i bitumi sono considerati combustibili a basso rischio, infatti, tali prodotti hanno tensione di vapore trascurabile, hanno punto di infiammabilità superiore ai 230°C, sono da una temperatura di autoignizione elevata (maggiore di 300°C) e non sono considerati pericolosi in base alle normative UE non presentando, a temperatura ambiente, rischi significativi per la salute umana. Il bitume e i suoi derivati sono stoccati in temperatura in serbatoi coibentati, non superando generalmente i 230°C, per evitare uno sviluppo eccessivo di idrogeno solforato ed altri composti basso bollenti. L'utilizzo di miscele idrocarburiche altobollenti di basso pregio economico, ed in particolare gli oli combustibili, le miscele ricche in asfalteni, e più in

bitumi ed ancora più particolarmente i suoi derivati ossidati o meno come fluidi primari per il trasporto e lo stoccaggio del calore, può essere considerato particolarmente vantaggioso guando associati a cicli Rankine ed a cicli organici ORC (Organic Rankine Cycle), capaci di sfruttare efficacemente il calore anche da fluidi primari temperature medio elevate al fine di generare energia elettrica con elevata efficienza. Significative peculiarità del procedimento inventivo relative ai fluidi primari sono descritte nelle rivendicazioni di procedimento numero 8 e numero 9. I fluidi secondari contraddistinguenti la presente invenzione, a differenza dei menzionati fluidi primari, sono atti a fare evolvere al proprio interno trasformazioni fisiche o reazioni chimiche, grazie allo scambio termico con un fluido termovettore primario a temperatura superiore. Tali fluidi secondari, puri o in miscela, possono, ad esempio, essere utilmente impiegati nel presente procedimento inventivo in cicli termodinamici inorganici /organici Rankine e/o in pompe calore e/o in altri sistemi ove sia vantaggioso rendere continuativo e/o smorzare le variazioni di un carico termico discontinuo o variabile. Inoltre tali fluidi secondari

essere vantaggiosamente purificati sfruttando opportune transizioni di fase secondo le usuali operazioni dell'industria chimica, sfruttando, grazie allo scambio termico, l'energia termica accumulata tramite un fluido primario. In linea di principio qualsiasi molecola o miscela di molecole organica o inorganica capace di fare evolvere all'interno di un fluido trasformazioni fisiche o reazioni chimiche grazie allo scambio termico con un fluido termovettore primario a temperatura superiore può costituire un fluido secondario. Tra i fluidi secondari al cui interno si possono verificare reazioni chimiche, in presenza o meno di opportuni catalizzatori e/o di opportuni reagenti si possono menzionare a titolo di esempio: gli idrocarburi, i polimeri i monomeri, gli oli vegetali, i greggi pesanti. Mentre tra i fluidi secondari aventi transizione di fase, si possono indicare a titolo esemplificativo i fluidi refrigeranti e oli siliconici. Significative particolarità del procedimento inventivo relative ai fluidi secondari sono descritte nella rivendicazione di procedimento numero 7. Ulteriori importanti specificità del procedimento inventivo sono riportate nelle numero 4, numero 5 e numero 6 concernenti le sezioni di accumulo dei fluidi . In casi specif ici può risultare particolarmente vantaggiosa dal punto di vista economico l'utilizzo di stoccaggi flottanti di fluidi primari ed in particolare quando tali stoccaggi siano ubicati su chiatte o in mezzi navali dotati di cisterne a doppia parete, di sistemi di riscaldamento fluido e pompaggio. Mentre nel caso di cavità di accumulo di fluidi situate e/o ricavate artificialmente in formazioni o strati geologici impermeabili o prevalentemente impermeabili come, ad esempio, le argille o i tufi vulcanici ed i deposti salini, viene minimizzano l'impatto ambientale, i costi di stoccaggio e di manutenzione di detti sistemi di accumulo. Dette cavità artificiali presuppongono, normalmente, uno scavo o comunque l'utilizzo di vecchie cave, miniere o cisterne riadattate allo scopo. Tra detti strati geologici utilizzabili per lo stoccaggio, l'argilla à ̈ particolarmente vantaggiosa, essendo comunemente utilizzato per depositi di scorie tossiche o nucleari grazie alla sua stabilità, impermeabilità e modesta conducibilità termica. Inoltre eventuali fratture/lenti di materiale poroso o drenante, ad esempio sabbie, situate nelle zone perife

sistema di accumulo ipogeo, verrebbero sigillate, nel caso di un fluido termovettore bassofondente, dal fluido stesso, il quale, si solidificherebbe in assenza di apporto calorico. Nel caso di cavità ubicate in depositi salini si presuppongo, normalmente, scavi artificiali da effettuare con metodi tradizionali di escavazione e riporto materiale nel caso di formazioni superficiali saline come ad esempio, i laghi salati degli Stati Uniti o dell'America latina, le depressioni africane. Il vantaggio economico di tali cavità utilizzabili come cisterne à ̈ insito sia nella rapidità di realizzazione, sia inerzia chimico-fisica di tale materiale nei confronti di una vasta gamma di possibili fluidi termovettori, consentendo un utilizzo limitato di materiali costosi per la realizzazione delle pareti delimitanti la cavità. Nel caso di formazioni saline profonde, à ̈ possibile procedere alla realizzazione di cavità artificiali, grazie all'utilizzo di pozzi, in analogia al metodo Frasch utilizzato per l'estrazione dello zolfo in fase liquida, di iniezione acqua. Il volume libero creato, una volta spiazzata la soluzione salina nello strato geologico menzionato, può essere vantaggiosamente impiegato per l'immagaz

un fluido termovettore al fine di stoccare energia termica. Lo stoccaggio di fluidi primari impieganti bitumi e/o sui derivati in cavità ipogee o parzialmente ipogee non necessita escavazioni in strati di materiali impermeabili, infatti la capacità impermeabilizzante di detti fluidi impedisce l'infiltrazione di acqua proveniente dalla falda freatica e il contatto diretto tra quest'ultima e la massa fluida ad elevata temperatura. Oltre al procedimento inventivo e alle sue specificazioni descritte nelle rivendicazioni di procedimento dipendenti si fornisce nella presente invenzione un sistema per accumulare energia termica secondo quanto espresso nella rivendicazione numero 10.

I vantaggi economici delle soluzioni tecniche descritte e rivendicate nei paragrafi precedenti sono molteplici ed inerenti, a seconda dei casi considerati, alla possibilità di utilizzare vantaggiosamente l'energia solare e/o sorgenti di calore discontinue o aventi andamenti irregolari, alla semplicità realizzativa, alla minimizzazione e/o all'eliminazione di materiali pregiati e dei comunemente impiegati in presenza di alte temperature e/o di fluidi corrosivi oppure all' utilizzo di fluidi primari a costo contenuto e/o a basso impatto ambientale rispetto al presente stato dell'arte.

Breve descrizione delle figure

A continuazione di quanto à ̈ stato precedentemente descritto, sono riportati due possibili schemi esemplificativi e non limitativi illustranti ulteriori aspetti e modalità dell'invenzione. Appare evidente che ulteriori variazioni, modificazioni e differenti modalità applicative del presente sistema possano essere implementate da persone esperte dello stato dell'arte senza uscire dallo spirito del sistema inventivo o dalle rivendicazioni in merito. La figura 1, relativa all'esempio 1, indica una cisterna parzialmente ipogea dotata di paratia mobile al fine di favore una stratificazione con termoclino all'interno del fluido in essa contenuto. La figura 2, relativa all'esempio 2, illustra uno schema concettuale di stoccaggio comprendente cavità artificiali ricavate secondo il metodo Frasch in strati geologici salini profondi ed evidenziante le principali sottosezioni. La figura 3, relativa all'esempio 3, mostra uno schema tipico e semplificato del sistema utilizzante cisterne epigee. La figura 4, relativa all'esempio 4,indica uno schema tipico e sempi i ficat o del sist ema utilizzante cisterne parzialmente ipogee.

Esempio 1

In riferimento alla figura 1, la corrente [13] del fluido termovettore primario proveniente dal sottosistema di riscaldamento di detta miscela tramite irraggiamento solare [12], à ̈ alimentata alla temperatura massima prescelta, alla sezione primaria di accumulo di detto fluido [1] della cisterna parzialmente ipogea situata in uno strato geologico costituito ad esempio da argilla. La sezione di accumulo secondaria [2] a temperatura inferiore alla primaria à ̈ separata dalla sezione di accumulo primaria da una paratia mobile [3], possibilmente in materiale a bassa conduttività termica, atta a prevenire/ridurre il trasferimento di calore tra dette sezioni di accumulo, essendo quest 'ultime contenute nella medesima cisterna. La quantità di fluido primario accumulabile nella sezione primaria a più elevata temperatura à ̈ pari alla quantità di fluido presente nelle linee d' impianto più la quantità necessaria a garantire le ore di funzionamento previste per la sezione a valle atta La cisterna parzialmente ipogea à ̈ situata in un adatto strato geologico superficiale [4] ed à ̈ costituita, ad esempio, da una prima parete più esterna in cemento [5] isolata o meno dal contatto diretto con il menzionato fluido primario per mezzo di un laminato o di un'adatta superficie, da selezionare in base alle chimiche fisiche del fluido primario impiegato. La cisterna può essere dotata di passo d'uomo per ispezione [6] posto sulla copertura sovrastante il cielo della cisterna. La corrente di fluido primario accumulata in detta cisterna à ̈ quindi avvivata al sistema di pompaggio e di prelievo [7], da cui à ̈ rilanciata al sistema di scambio termico e generazione di energia [8], cedendo calore sensibile e raffreddandosi. Da quest'ultimo sottosistema di scambio termico e generazione energia elettrica detta corrente à ̈ indirizzata, tramite la linea di immissione [9], alla sezione secondaria di accumulo a temperatura inferiore, contigua e situata nella sezione della cisterna completamente ipogea. Durante le fasi di riscaldamento, la corrente di fluido primario accumulata nella sezione secondaria à ̈ avvivata, tramite il sottosistema di estrazione e pompaggio [11], al sottosistema di riscaldamento per irraggiamento solare [12] chiudendo in tal

ciclo. Solo in caso di portata di prelievo equivalente tra i sistemi di prelievo e pompaggio [7] e [11] la paratia mobile rimane ad altezza costante rispetto al fondo della cisterna, in caso contrario la paratia si muove verso il fondo seguendo la stratificazione del fluido a temperatura più alta nel caso di accumulo termico netto o movendosi verso il pelo libero in caso di prelievo termico netto. Alternativamente a quanto mostrato in figura 1, il prelievo e/o l'apporto di calore da/a sorgenti esterne può avvenire tramite uno o più sistemi di scambio termici tra il fluido primario e il fluido secondario essendo detti sistemi di scambio termico posti all'interno della cisterna di accumulo essendo il fluido primario ricircolato per via naturale o forzata all'interno di detta cisterna o al suo Esempio 2

In riferimento alla figura 2, la corrente del fluido termovettore primario proveniente dal sottosistema di riscaldamento tramite radiazione solare [13] à ̈ alimentata, tramite il pozzo di immissione [1] attraversante lo strato geologico [2], alla cavità ipogea primaria di accumulo [4] situata nello strato contenente la formazione salina [3] ubicata al di sopra dello strato [9]. All'interno di detta cavità primaria, la quantità di fluido accumulato alla temperatura massima prescelta, à ̈ pari alla quantità di fluido necessario a garantire le ore di funzionamento previste per l'impianto, alla portata prescelta per la sezione di generazione energia a valle, includendo in tale volume anche il fluido accumulabile nelle linee d'impianto e nella cavità ipogea secondaria [10]. La corrente accumulata in detta cavità primaria à ̈ avvivata, tramite il pozzo di estrazione [5], al sistema di pompaggio e di prelievo [6] , da cui à ̈ rilanciata al sistema di scambio termico con un fluido secondario atto alla generazione di energia tramite ciclo termodinamico [7], ove cede calore sensibile raffreddandosi. Da quest'ultimo sottosistema, detta corrente à ̈ alla cavità ipogea secondaria di accumulo, ubicata nella medesima formazione salina ad esempio ad una diversa profondità. La capacità di detta cavità secondaria, avente temperatura inferiore alla prima, à ̈ preferibilmente pari alla capacità della cavità primaria.

Durante il funzionamento diurno dell'impianto di produzione di energia, la corrente primaria accumulata in detto serbatoio secondario à ̈ avvivata, tramite il pozzo di estrazione [11], al sistema di pompaggio e di prelievo [12] del fluido primario, per mezzo del quale à ̈ rilanciato a detto sottosistema di riscaldamento per irraggiamento solare chiudendo il ciclo. La portata dei sali nel circuito à ̈ regolata in funzione dell'intensità della radiazione solare in modo da mantenere costante la temperatura in ingresso alla cavità primaria calda.

Esempio 3

In riferimento alla figura 3, la corrente [1] del fluido termovettore primario, costituito da una miscela organica ricca in bitumi ossidati avente un punto di flash superiore a 200°C (136.2 kg/s) ed uscente dal sottosistema di riscaldamento tramite irraggiamento solare [12], Ã ̈ alimentata alla temperatura massima prescelta (280°C)

sistema di iniezione di detto fluido alla cisterna epigea primaria di accumulo [3]. Le cisterne possono essere dotate di uno o più apparati di prelievo e/o immissione di energia termica utilizzanti opportuni scambiatori di calori o resistenze elettriche [2] e di un apparato di polmonazione con gas inerte (non indicato in figura) . La quantità di fluido primario accumulabile nella cisterna primaria a più elevata temperatura à ̈ pari alla quantità necessaria a garantire le 8 ore di funzionamento previste per la sezione a valle atta alla generazione di energia, includendo in tale volume anche la quantità di fluido presente nelle linee d'impianto e quello accumulabile nella cisterna secondaria. Le cisterne sono costituite da una parete acciaio al carbonio [5] isolata, con uno strato di lana di roccia avente spessore superiore a 50 mm [4] e sono rivestite con uno spessore di alluminio o acciaio galvanizzato superiore a 0.7 mm . Le cisterne sono dotate di passo d'uomo [6] e di rampe di accesso. La corrente di fluido primario accumulata in detta cisterna à ̈ avvivata al sistema di pompaggio e di prelievo [7], da cui à ̈ rilanciata al sistema di scambio termico e generazione di energia [8], ove produce circa 9.5 MW dato un rendimento elettrico pari a circa il 21%, tramite ciclo termodinamico organico, cedendo calore sensibile e raffreddandosi. Da quest'ultimo sottosistema detta corrente à ̈ indirizzata, tramite la linea di immissione [9], alla cisterna secondaria di accumulo [10] a temperatura inferiore (120°C), ed avente capacità pari alla capacità della cisterna primaria .

Durante il funzionamento dell'impianto, la corrente di fluido primario accumulata in detta cisterna secondaria à ̈ avvivata, tramite il sottosistema di estrazione e pompaggio [11], al sottosistema di riscaldamento per irraggiamento solare [12] chiudendo in tal modo il ciclo. Nella seguente tabella 1 sono forniti dati delle cisterne del fluido primario in ingresso ed uscita:

Tabella 1 (miscela organica bituminosa) Impianto Unit

Potenza elettrica [MWe] 9.5

Potenza Termica [MWth] 45.5

Rendimento elettrico

impianto [%] 21

Cisterna Epigea Primaria Secondaria Temperatura media [°C] 280 120 Portata ingresso

massima [kg/s ] 457 136.2 Portata uscita

massima [kg/ s] 136.2 457 Volume di accumulo [^ 1 6050 6400 Volume fluido

accumulabile [m<3>] 5500 6090 Densità attuale

miscela [kg/1] 0.89 0.805 Massa accumulo

miscela [t] 3930 3930 Diametro [m] 16 16 Altezza [m] 30.1 30.8

Cp miscela (kJ/ kgk) 1.84 2.30

Salto termico utile [°C] 160

Esempio 4

In riferimento alla figura 4, la corrente [1] del fluido termovettore primario, costituito da una miscela del 60% di nitrato di sodio e 40% di nitrato di potassio (300 kg/s) e proveniente dal sottosistema di riscaldamento di detta miscela tramite irraggiamento solare [12], à ̈ alimentata alla temperatura massima prescelta (550°C), tramite il sistema di iniezione di detto fluido alla cisterna parzialmente ipogea primaria di accumulo [3] situata in uno strato geologico costituito ad esempio da argilla. Tale cisterna può essere opportunamente dotata di un sistema [2] di immissione/asportazione calore tramite la circolazione di un fluido appropriato. La quantità di fluido primario accumulabile nella cisterna primaria a più elevata temperatura à ̈ pari alla quantità necessaria a garantire le ore di funzionamento previste per la sezione a valle atta alla generazione di energia (circa 34000 t), includendo in tale volume anche la quantità di fluido presente nelle linee d'impianto e quello accumulabile nella cisterna secondaria. Le cisterne sono costituite, ad esempio, da una primi parete in cemento [4] isolata o meno dal contatto diretto con il menzionato fluido primario per mezzo di un laminato metallico [5] opportunamente sagomato al fine di compensare le dilatazioni termiche, selezionabile, ad esempio, tra i materiali riportati nella seguente in tabella 2, ove sono altresì fornite indicazioni riguardanti la velocità di corrosione espressa in micronmetri/anno :

Tabella 2 .

Temperature Corros ione Lega/Materiale

miscela [°C] annua [Dm/a] 2.25Cr- lMo 460 101

500 26

9Cr-1Mo 550 6

600 23 Aluminized Cr-Mo

Steel 600 < 4

12Cr Steel 600 22

304SS 600 12

316SS 600 7-10

630 106 Titanio 565 40 Aluminio 565 < 4

Le cisterne sono dotate di passo d'uomo per ispezione [6] posto sulla copertura sovrastante il cielo della cisterna. La corrente di fluido primario accumulata in detta cisterna à ̈ quindi avvivata al sistema di pompaggio e di prelievo [7], da cui à ̈ rilanciata al sistema di scambio termico e generazione di energia [8] , ove produce circa 50 MW elettrici, dato un rendimento pari a circa 42.2%, termodinamico, cedendo calore sensibile raffreddandosi . Da quest'ultimo sottosis tema di scambio termico e generazione energia elettrica detta corrente à ̈ indirizzata, tramite la linea di immissione [9], alla cisterna secondaria di accumulo [10] a temperatura inferiore (290°C), anch'essa parzialmente ipogea e situata nel medesimo strato geologico della cisterna primaria, ed avente capacità pari alla capacità della cisterna primaria (circa 34 kt). La cisterna secondaria fredda, pur necessitando un volume di accumulo inferiore a causa della maggior densità del fluido primario accumulato (circa 1.9 kg/1 vs . 1.7 kg/1), può avere la medesima geometria. Durante il funzionamento dell'impianto, la corrente di fluido primario accumulata in detta cisterna secondaria ipogea à ̈ avvivata, tramite il sottosistema di estrazione e pompaggio [11], al sottosistema di riscaldamento per irraggiamento solare [12] chiudendo in tal modo il ciclo. Il sistema di stoccaggio di energia termica, à ̈ altresì dotato di una o più centrali di controllo di processo atte al monitoraggio e regolazione dei parametri operativi nelle fasi di messa in marcia, marcia e spegnimento impianto ed à ̈ dotato di sistemi di interconnessione elettrica con i carichi elettrici interni/esterni a detto impianto e/o alla rete elettrica esterna. Le tubazioni e il sistema di captazione della radiazione solare sono tracciati. Al fine di minimizzare le opere di scavo ed i costi delle cisterne à ̈ preferibile effettuare opere di rinforzo, contenimento, e copertura tramite riporto del materiale argilloso proveniente dagli scavi contribuendo al contempo ad una migliore sicurezza ed isolamento termico del fluido primario stoccato. Nella tabella 3 sono forniti dati caratteristici delle cisterne e del fluido primario in ingresso ed uscita :

Tabella 3 - Miscela Sali: NaN03-KN03(60-40) Impianto Unit

Potenza elettrica [MWe] 50 .0

Potenza Termica [MWth] 118.6 Rendimento elettrico

impian to [%] 42.2

Cisterna ipogea Primaria Secondaria Temperatura media [°C] 550 290 Portata ingresso

[kg/s ] 1008 .8 300.0 massima

Portata uscita massima [kg/s ] 300.0 1008.8 Volume di accumulo [m<J>] 20494.6 19559 .6 Volume Sali [m<3>] 19518 .7 17781.4 accumulabile

Densità attuale [kg/1] 1.7 1.9 miscela sali

Massa accumulo Sali. [t] 33962.5 33962.5 Diametro [m] 40.0 40.0 Profondi tà [m] 16.3 15.6 Cp medio miscela Sali (kJ/kgk ) 1 .52

Salto termico utile [°C] 260

Claims (1)

1. Rivendicazioni 1. Procedimento per accumulare energia termica comprendente i seguenti stadi: a) accumulo di uno o più fluidi termovettori primari in una sezione di impianto secondaria a temperatura media inferiore rispetto alla sezione di accumulo primaria, costituita da uno o più sottosistemi di raccolta epigei e/o ipogei e/o parzialmente ipogei e/o flottanti, racchiudenti o meno materiale ad elevata inerzia termica e/o scambiatori di calore; b) prelievo di detto fluido primario e sua alimentazione ad una o più sottosezioni atte al suo riscaldamento e comprendenti una o più sorgenti di calore aventi temperatura superiore al fluido primario stesso, la cui energia termica provenga, in toto o in parte, dalla radiazione solare e/o da sorgenti aventi andamento discontinuo o variabile; c) riscaldamento di detto fluido primario in detta sezione di riscaldamento e sua alimentazione ad una sezione primaria, costituita da uno o più sottosistemi di raccolta di detto fluido primario, essendo detti sottosistemi di raccolta epigei e/o ipogei e/o parzialmente ipogei e/o flottanti, racchiudenti o meno materiale ad elevata inerzia termica e/o scambiatori di calore; d) prelievo da detta sezione primaria di detto fluido primario precedentemente riscaldato e alimentazione ad sezione di impianto atta allo scambio termico tra detto fluido primario ed un fluido secondario a temperatura inferiore atto alla generazione di energia meccanica/elettrica tramite un ciclo termodinamico e/o atto allo sviluppo all'interno di detto fluido secondario di reazioni chimiche e/o trasformazioni fisiche; e) conseguente raffreddamento di detto fluido primario e contemporaneo innalzamento della temperatura di detto fluido secondario fino alle condizioni richieste dal ciclo termodinamico e/o alle condizioni atte allo sviluppo all'interno di detto fluido secondario di reazioni chimiche e/o trasformazioni fisiche; f) prelievo di detto fluido primario raffreddatosi per mezzo di detta sezione di scambio termico e chiusura ciclo tramite sua alimentazione alla sezione di accumulo secondaria. 2. - Procedimento come da rivendicazione 1 ove almeno uno tra sottosistemi di raccolta costituenti la sezione di accumulo primaria e/o secondaria sia ipogea e/o parzialmente ipogea e/o flottante. 3 . - Procedimento come da rivendicazione 1 dove i sottosistemi di raccolta, contenenti o meno materiale ad elevata inerzia termica e/o scambiatori di calore, consentono l'accumulo nelle medesime cisterne ipogee o parzialmente ipogee o flottanti di fluidi ter primari secondo una stratificazione di detti fluidi primari dovuta alla differente temperatura/densità di detti fluidi primari e contraddistinti o meno da termoclino e/o da apparati atti a prevenire/ridurre il trasferimento di calore tra gli strati dei fluidi primari, al fine di costituire sezioni primarie e secondarie fisicamente contigue e contenute nelle medesime cisterne. 4. - Procedimento come da rivendicazione 1 dove l'accumulo di fluidi termovettori primari avviene in una o più cavità naturali e/o artificiali ipogee e/o parzialmente ipogee al fine di stoccare elevate quantità di energia termica e/o accumulo di fluidi secondari in una o più di dette cavità al fine di realizzare transizioni di fase e/o reazioni chimiche, essendo dette cavità preferibilmente dotate di opere di rinforzo e/o contenimento e/o copertura e/o riporto di materiale proveniente da scavi . 5. - Procedimento come da rivendicazione 1 ove dette sezioni di accumulo sono ricavate e/o naturalmente presenti in strati geologici impermeabili o prevalentemente impermeabili e/o in strati e/o depositi salini essendo dette sezioni di accumulo dotate o meno di pozzi di immissione/emissione di fluido 6. - Procedimento come da rivendicazione 1 ove quote di energia termica sono fornite/prelevate dalla sezione di accumulo primaria e/o secondaria tramite immissione e/o regolazione di flusso e di un fluido primario o secondario in uno o più scambiatori di calore presenti in detta sezione di accumulo primaria e/o secondaria. 7.- Procedimento come da rivendicazione 1 ove sono presenti fluidi secondari al fine di condurre all'interno di detti fluidi secondari trasformazioni fisiche e/o reazioni chimiche endotermiche in presenza di catalizzatori o meno, essendo dette reazioni preferibilmente reazioni di polimerizzazione o di deidrogenazione o idrogenazione o di idrotrattamento o idrocracking o cracking termico o visbreaking o coking o delayed coking. 8 . - Procedimento come da rivendicazione 1 dove sono presenti uno o più fluidi primari contenti miscele organiche liquide aventi componenti aventi un numero di atomi di carbonio uguale o superiore a 7 e preferibilmente superiore a 9 e/o aventi temperatura iniziale di ebollizione a pressione atmosferica uguale o superiore a 98°C, e preferibilmente superiore a 150°C, essendo detti fluidi primari additivati o meno. 9. - Procedimento come da rivendicazione 8 dove sono presenti fluidi primari caratterizzati tenori di idrocarburi aromatici e/o ciclici e preferibilmente policiclici aromatici e/o polinucleari e più preferibilmente appartenenti alla classe degli oli combustibili o dei bitumi o dei loro derivati ossidati o meno, essendo detti fluidi primari additivati o meno. 10. - Un sistema per accumulare energia termica comprendente: a) una o più cisterne o cavità, contenenti o meno materiale ad elevata inerzia termica e/o scambiatori di calore per il prelievo /immissione di energia termica e costituenti una sezione accumulo primaria e/o secondaria di un fluido termovettore primario, essendo dette cisterne caratterizzate o meno da termoclino ed essendo dette cisterne o dette cavità preferibilmente ipogee e/o parzialmente ipogee e/o flottanti; b) uno o più scambiatori di calore per il trasferimento di energia termica da detto fluido termovettore primario a temperatura superiore ad un fluido secondario a temperatura inferiore al fine di riscaldarlo ed operare un ciclo termodinamico atto alla produzione di energia meccanica e/o elettrica e/o al fine di effettuare reazioni chimiche e/o trasformazioni fisiche all'interno di detto fluido secondario; c) uno o più circuiti, includenti una o più pompe, valvole di misuratori di portata e/o pressione, termocoppie, atti alla circolazione di detto fluido termovettore primario da detta sezione di accumulo primaria a detti scambiatori di calore per il riscaldamento di detto fluido secondario e da detti scambiatori di calore per il riscaldamento di detto fluido secondario a detta sezione di accumulo secondaria; d) uno o più apparati di trasferimento energia termica utilizzanti scambiatori di calore e/o collettori atti alla captazione della radiazione solare e/o dispositivi per la concentrazione della radiazione solare, essendo detti dispositivi e/o collettori preferibilmente dotati di eliostati, al fine di riscaldare detto fluido termovettore primario per mezzo di energia termica proveniente in toto o in parte, dal sole e/o da fonti variabili e/o discontinue; e) uno o più circuiti, includenti una o più pompe, valvole di regolazione e/o intercettazione, misuratori di portata e/o pressione, termocoppie, atti alla circolazione di detto fluido termovettore primario da detta sezione secondaria a detti scambiatori e/o a detti apparati di trasferimento energia termica per il riscaldamento di detto fluido termovettore primario e da detti scambiatori e/o apparati per il riscaldamento di detto fluido primario a detta sezione di accumulo primaria; f) uno o più cisterne, recipienti o cavità di accumulo di fluido secondario e/o uno o più circuiti per la circolazione di detto fluido alla/dalla sezione di scambio termico con il fluido primario a temperatura superiore; g) una o più centrali di controllo di processo atte al monitoraggio e regolazione dei parametri operativi per le fasi di messa in marcia, marcia e spegnimento sistema di accumulo energia termica; h) una o più centrali di interconnessione e/o controllo utenze elettriche interne al sistema di accumulo di energia termica e/o di interconnessione alla rete esterna a detto sistema, essendo dette centrali di interconnessione comprendenti una o più stazioni di trasformazione della tensione elettrica.