ITRM20120135A1 - Dispositivo, impianto e metodo ad alto livello di efficienza energetica per l'accumulo e l'impiego di energia termica di origine solare. - Google Patents

Description

DISPOSITIVO, IMPIANTO E METODO AD ALTO LIVELLO DI EFFICIENZA

ENERGETICA PER L’ACCUMULO E L’IMPIEGO DI ENERGIA TERMICA DI

ORIGINE SOLARE

DESCRIZIONE

Settore dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un impianto di produzione di energia basato sull’impiego e sull’accumulo di energia solare, ad un relativo metodo e ad un dispositivo di accumulo e cessione di energia termica di origine solare idoneo all’uso in tale impianto.

Background dell’invenzione

È tecnica nota l’impiego di energia solare concentrata mediante eliostati. È altresì nota la possibilità di accumulare il calore non immediatamente impiegato mediante dispositivi basati su letti particellari fluidizzati esposti alla radiazione solare concentrata dagli eliostati.

Inoltre, tipicamente i dispositivi di accumulo dell’energia termica di origine solare e/o i dispositivi di corrispondente scambio termico sono collocati in posizione sopraelevata rispetto al piano di installazione del campo eliostati, in modo da ricevere dal basso la radiazione solare concentrata. La configurazione tipica prevede quindi un dispositivo di accumulo o di scambio posto su di una struttura a torre, in cui possono trovare alloggiamento i componenti cosiddetti “di servizio†, mentre il campo di eliostati -basato su specchi - à ̈ installato al suolo.

Gli impianti per la produzione di energia termica/elettrica di origine solare basati su tali dispositivi possono prevedere una o più delle suddette unità di accumulo e/o scambio, a seconda della potenza termica che si vuole ottenere. Al crescere della potenza di impianto aumenta il peso del dispositivo che contiene il mezzo di accumulo, aumenta il numero degli specchi dedicati a ciascun dispositivo e di conseguenza aumenta l’altezza a cui posizionare il dispositivo stesso per mantenere contenuta l’estensione del campo specchi garantendo al contempo che la radiazione solare sia opportunamente concentrata su di esso. Tipici impianti industriali prevedono valori molto elevati di altezze del o dei dispositivi di accumulo e/o di scambio, che arrivano anche oltre i 100 m.

Le configurazioni di impianto note appena descritte presentano importanti inconvenienti legati alla difficoltà ed al costo delle operazioni di manutenzione in quota, che richiedono anche mezzi di sollevamento importanti.

Inoltre, in caso di dispositivi a letto di particelle fluidizzabili accidentali rotture del dispositivo medesimo possono provocare fuoriuscita e caduta per gravità di materiale ad elevata temperatura, con pericolo per persone e cose.

In conseguenza di quanto appena notato, i dispositivi di accumulo e cessione di energia termica di origine solare di tecnica nota presentano costi di produzione dell’energia elettrica ancora elevati e lontani dalla cosiddetta “parity grid†.

Sintesi dell’invenzione

Il problema tecnico alla base della presente invenzione à ̈ pertanto quello di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati con riferimento alla tecnica nota.

Il suddetto problema viene risolto da un dispositivo secondo la rivendicazione 1 e da un metodo secondo la rivendicazione 29.

Caratteristiche preferite dell’invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

L’invenzione fornisce un dispositivo di accumulo e cessione di energia termica di origine solare basato su di un mezzo di accumulo solido consistente in un letto di particelle fluidizzabili.

Tale dispositivo consente elevate efficienze produttive, bassi costi di investimento e manutenzione ed elevata sicurezza di funzionamento. Ciò à ̈ ottenuto grazie alla semplicità costruttiva del dispositivo medesimo ed alla possibilità di posizionarlo al suolo, prevedendo così un irraggiamento solare dall’alto. Tale irraggiamento dall’alto può essere realizzato mediante sistemi ottici a riflessione, ad esempio secondo una configurazione cosiddetta “beam down†più appresso spiegata o per semplice posizionamento di specchi o di mezzi equivalenti in quota, ad esempio su pendii naturali o su strutture sopraelevate dedicate.

Il dispositivo dell’invenzione à ̈ idoneo ad essere inserito in impianti per la produzione di energia elettrica e/o termica, preferibilmente a servizio di utenze termiche quali ad esempio vantaggiosamente dissalatori.

Il dispositivo dell’invenzione comprende il summenzionato letto di particelle fluidizzabile confinato entro un involucro che lo isola dall’ambiente esterno. L’involucro à ̈ preferibilmente metallico ed isolato termicamente in corrispondenza delle proprie superfici esterne. Tale involucro definisce una o più cavità che si estendono attraverso il letto di particelle e che ricevono la radiazione solare concentrata proveniente dall'alto. Le pareti della o delle cavità sono preferibilmente realizzate e/o rivestite in metallo e/o in materiale ceramico e non sono isolate termicamente. Preferibilmente, la cavità o le cavità presentano geometria cilindrica o sostanzialmente cilindrica.

La suddetta disposizione e configurazione della o delle cavità riceventi consentono di massimizzare l’assorbimento della radiazione solare e quindi l’efficienza complessiva dell’impianto che impiega il dispositivo dell’invenzione.

Il suddetto letto di particelle fluidizzabile può svolgere la doppia funzione di accumulo del calore ceduto dalle pareti della cavità ricevente e di cessione di tale calore ad ulteriori elementi di scambio termico, questi ultimi in particolare fasci tubieri immersi nel letto di particelle o comunque lambiti da questo.

Tali fasi di accumulo e di cessione possono anche essere attivate selettivamente ed indipendentemente l’una dall’altra. Ciò à ̈ vantaggiosamente ottenuto mediante una fluidizzazione controllata di porzioni selezionate del letto di particelle.

In particolare, in una realizzazione preferita il dispositivo prevede due zone o porzioni di letto fluidizzabili in modo indipendente, e specificamente una prima porzione di letto in contatto con la cavità ricevente e deputata all’accumulo di energia termica ed una seconda porzione di letto, adiacente alla prima, in cui à ̈ immerso un fascio tubiero di scambio termico (o un mezzo equivalente) percorso da un fluido operativo, preferibilmente acqua.

Lo scambio termico fra la cavità ricevente ed il letto di accumulo avviene fluidizzando detta prima porzione del letto, mentre la seconda porzione di letto deputata alla cessione termica può essere fluidizzata soltanto in una condizione operativa di produzione di energia dell’impianto o dell’apparato nel quale il dispositivo à ̈ inserito.

In una configurazione preferita, il sistema ottico che permette di dirigere la radiazione solare nella o nelle cavità à ̈ costituito da un campo di eliostati che concentra la radiazione su di un riflettore secondario, il quale a sua volta concentra tale radiazione nella o nelle cavità riceventi del dispositivo a letto fluidizzato. Preferibilmente, il riflettore secondario à ̈ disposto su una torre o comunque su una struttura sopraelevata, mentre il dispositivo di accumulo e cessione à ̈ disposto al suolo, preferibilmente in posizione centrata rispetto al riflettore secondario.

In un’altra configurazione ugualmente preferita, gli eliostati possono essere disposti su un pendio naturale o artificiale e concentrare la radiazione solare in una o più cavità opportunamente disposte nel letto di particelle.

La radiazione solare concentrata incide quindi dall'alto sulla o su ciascuna cavità interna al letto fluidizzato, e viene preferibilmente concentrata in una regione centrale di tale cavità.

Come detto sopra, la o ciascuna cavità ricevente attraversa il letto fluidizzabile. L’estremità inferiore della cavità può coincidere con la base di tale letto, mentre l’estremità superiore può definire una porzione di sommità dell’involucro che accoglie il letto di particelle. La cavità confina quindi quest’ultimo rispetto all’ambiente esterno, impendendo contatti diretti fra letto ed ambiente. L'estremità superiore della cavità collabora quindi con la sommità dell'involucro a confinare il letto di particelle.

Come detto sopra, preferibilmente la cavità presenta geometria cilindrica. Ancor più preferibilmente, essa presenta un rapporto fra diametro e altezza compreso in un intervallo 0,2-0,5. Tale rapporto garantisce, come verrà illustrato in maggiore dettaglio più avanti, un elevato assorbimento della radiazione solare e quindi una minore perdita per riflessione. In particolare, l’intervallo di proporzioni proposto fa sì che la radiazione incidente la parete laterale dell’estremità superiore della cavità risulti assorbita dopo molteplici riflessioni parziali lungo l’estensione longitudinale della cavità medesima attraverso il letto di particelle, riducendo al minimo le perdite verso l'esterno.

In una ulteriore configurazione preferita, e corrispondente ad impianti produttivi di elevata potenza termica, il dispositivo a letto fluidizzato dell’invenzione può presentare ulteriori fasci tubieri – o mezzi di scambio termico equivalenti – direttamente esposti alla radiazione incidente. Preferibilmente, tali ulteriori mezzi di scambio termico sono disposti sulla sommità dell’involucro che accoglie il letto di particelle. In particolare, tali ulteriori mezzi di scambio termico esposti alla radiazione solare possono essere posizionati (anche) a contorno della imboccatura della cavità. In una configurazione preferita che prevede il riflettore secondario sopra citato, sui mezzi di scambio termico esposti incide la radiazione solare proveniente da eliostati più lontani dal dispositivo a letto fluidizzato, tipicamente associata a flussi termici ridotti e compatibili con le caratteristiche di resistenza termica di fasci tubieri. Nella cavità ricevente del dispositivo risulta invece convogliata la radiazione solare ad elevato flusso termico proveniente da eliostati più prossimi al riflettore secondario. Tale differente entità di flusso termico associata alla collocazione spaziale degli eliostati à ̈ dovuta alla distribuzione gaussiana della radiazione solare, che fa sì che il centro della cavità riceva flussi termici molto più alti, risultanti dalla sovrapposizione delle cosiddette “impronte†di tutti gli eliostati.

Come meglio illustrato nel seguito, i suddetti fasci tubieri o altri mezzi di scambio termico esposti alla radiazione solare possono formare un unico circuito operativo con gli elementi di scambio termico a contatto con il letto di particelle o definire un circuito indipendente da questo o atto ad essere reso selettivamente indipendente.

La configurazione appena considerata, basata su elementi di scambio termico direttamente esposti alla radiazione solare e su elementi di scambio termico a contatto con il letto di particelle, risulta ottimizzata in termini di efficienza d’impianto perché consente di sfruttare tutto il flusso termico disponibile, mantenendo al contempo ridotto il diametro della cavità cilindrica in modo tale da minimizzare le perdite di calore per re-irraggiamento verso l’ambiente esterno. Le temperature di esercizio degli elementi di scambio termico esposti alla radiazione diretta possono infatti risultare tali da procurare trascurabili perdite dovute all’irraggiamento.

In caso il fluido operativo che attraversa gli elementi di scambio termico sia acqua, una configurazione di processo preferita prevede che durante le ore diurne i mezzi di scambio esposti ricevano la radiazione solare e la trasferiscano direttamente al fluido operativo, rendendo la relativa energia termica immediatamente disponibile per produrre energia elettrica attraverso una turbina e/o per produrre acqua desalinizzata. Contemporaneamente, la o le cavità ricevono la radiazione concentrata e la relativa energia termica viene accumulata nel letto di particelle. Durante la notte o per prolungata assenza di sole, l'energia termica accumulata nel letto di particelle può essere ceduta al fluido operativo che attraversa gli elementi di scambio termico interni all’involucro e tale energia termica può essere utilizzata per continuare la produzione di energia elettrica e/o la produzione di acqua desalinizzata. Eventualmente durante le ore di sole parte dell’energia accumulata nel letto di particelle può essere trasferita al fluido operativo degli elementi di scambio termico interni all’involucro e collaborare alla produzione di energia elettrica e/o acqua desalinizzata.

La configurazione di tipo poligenerativo appena menzionata, ossia una configurazione che prevede eventuale produzione di energia elettrica (associando il dispositivo ad una turbina) e ad esempio di acqua dolce (associando il dispositivo ad un impianto di dissalazione), consente di massimizzare l’efficienza intesa come sfruttamento della radiazione solare disponibile.

Tale configurazione poligenerativa può essere realizzata anche in assenza di elementi di scambio termico esposti direttamente alla radiazione solare.

La scelta della configurazione operativa ottimale fra quella poligenerativa e quella monogenerativa dipende dalla taglia dell’impianto basato sul dispositivo di invenzione e dalle esigenze della zona di installazione. Per ragioni di efficienza d’impianto, per impianti di piccola taglia risulta preferibile la sola produzione di acqua desalinizzata – come detto anche in assenza di elementi di scambio esposti - mentre risulta vantaggiosa la poligenerazione per impianti di media ed elevata potenza.

Il dispositivo dell’invenzione può quindi essere usato sia come modulo di un impianto di qualsivoglia taglia che per applicazioni cosiddette “stand alone†, in particolare per le suddette operazioni di dissalazione o al servizio di piccole utenze termiche, alle quali può conferire elevata efficienza.

In caso di elevate potenze prodotte, il dispositivo dell’invenzione à ̈ particolarmente idoneo ad essere inserito in impianti ibridi in cui la generazione di energia elettrica à ̈ affiancata alla produzione di vapore per utenze termiche quali ad esempio dissalatori, sistemi di “air conditioning†o altro.

In una configurazione preferita, à ̈ previsto anche l’utilizzo di combustibile gassoso all’interno del letto fluidizzato, per sopperire a prolungate assenze di insolazione e/o per garantire il raggiungimento di un determinato livello termico. Ciò permette di migliorare drasticamente la flessibilità e l’efficienza complessiva del sistema.

In un’altra configurazione ugualmente preferita à ̈ previsto un componente di chiusura della cavità, attivabile in presenza di intemperie e/o in assenza temporanea o prolungata di insolazione, così da evitare dispersioni termiche dal dispositivo all’ambiente esterno.

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.

Descrizione breve delle figure

Verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

− la Figura 1 mostra una rappresentazione schematica di una prima forma di realizzazione di un impianto in configurazione “beam down†che include un dispositivo di accumulo e cessione di energia termica di origine solare secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione;

− la Figura 1A mostra una vista ingrandita di parte dell’impianto di Figura 1;

− la Figura 1B mostra un impianto analogo a quello di Figura 1, con una differente disposizione di eliostati per irraggiamento dall’alto del dispositivo;

− le Figura 2A e 2B si riferiscono a risultati di simulazioni numeriche che illustrano rispettivamente l’impronta solare generata in un piano all’ingresso di una cavità cilindrica del dispositivo delle Figure 1 e 1B e la distribuzione del flusso solare in funzione della distanza dal centro di tale cavità;

− la Figura 3 mostra una rappresentazione schematica di una seconda forma di realizzazione di un impianto che include un dispositivo di accumulo e cessione di energia termica di origine solare secondo un’altra forma di realizzazione preferita dell’invenzione;

− la Figura 3A mostra una vista ingrandita di parte dell’impianto di Figura 3;

− la Figura 4 mostra una rappresentazione schematica di una variante di realizzazione dell’impianto di Figura 3;

− la Figura 5 mostra una rappresentazione schematica di una variante di realizzazione dell’impianto di Figura 3; e

− la Figura 5A mostra una vista ingrandita di parte dell’impianto di Figura 5.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferita dell’invenzione Con riferimento inizialmente alle Figure 1 ed 1A, un impianto solare di produzione di energia basato su di una configurazione “beam down†à ̈ complessivamente denotato con 100. L’impianto 100 della presente forma di realizzazione à ̈ idoneo a produrre vapore e calore per usi industriali.

L’impianto 100 comprende un dispositivo di accumulo e cessione di energia termica associata ad una radiazione solare incidente secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, che à ̈ complessivamente denotato con 1. L’impianto 100 può comprendere più di un dispositivo del tipo suddetto.

L’impianto 100 comprende altresì mezzi di captazione della radiazione solare che definiscono, congiuntamente al dispositivo 1, la suddetta configurazione di irraggiamento “beam down†. In particolare, l’impianto 100 comprende mezzi di captazione primari, nel presente esempio un campo eliostati 200, direttamente interessati dalla radiazione solare ed atti a convogliare quest’ultima su mezzi di captazione secondari 300, preferibilmente un riflettore o specchio, atti a ricevere la radiazione solare dai mezzi primari 200 ed a convogliarla a loro volta in corrispondenza di una cavità ricevente 20 del dispositivo 1.

Nella presente disposizione, il riflettore secondario 300 Ã ̈ collocato su una torre o altra struttura sopraelevata, mentre il campo eliostati 200 ed il dispositivo 1 sono disposti al suolo. Preferibilmente, il dispositivo 1 Ã ̈ in posizione centrata rispetto al riflettore secondario 300.

Il dispositivo 1 comprende un involucro di contenimento 2, che presenta una cavità ricevente 20 della radiazione solare concentrata dai mezzi di captazione e che alloggia al proprio interno un letto di particelle fluidizzabili 3.

Varianti di realizzazione possono prevedere più di una cavità ricevente ricavata nell’involucro 2.

L’involucro di contenimento 2 à ̈ isolato termicamente in modo da ridurre al minimo la dispersione di calore verso l’ambiente esterno ed à ̈ preferibilmente realizzato in metallo.

Secondo l’invenzione, la cavità ricevente 20 si estende attraverso il letto di particelle 3 e preferibilmente per l’intera altezza dell’involucro di contenimento 2.

Nel presente esempio, la cavità ricevente 20 presenta una geometria sostanzialmente oblunga, e in particolare sostanzialmente cilindrica, estendendosi lungo un asse longitudinale l che in uso à ̈ disposto preferibilmente verticale.

La cavità 20 à ̈ definita da una prima estremità longitudinale aperta, o imboccatura, 21, da una seconda estremità longitudinale 22, preferibilmente chiusa mediante un fondo, e da un mantello laterale 23 interposto fra imboccatura 21 e fondo 22 ed atto a ricevere la radiazione solare concentrata ed a trasferire l’energia termica ad essa associata al letto di particelle 3.

Nel presente esempio, l’imboccatura 21 della cavità 20 à ̈ definita da superfici sostanzialmente piane e sostanzialmente ad angolo retto.

Preferibilmente, la cavità 20 presenta un diametro d ed un’altezza h in un rapporto compreso in un intervallo 0,2-0,5 circa. Tale rapporto à ̈ idoneo a massimizzare l’assorbimento della radiazione solare concentrata. In particolare, minore à ̈ il valore di detto rapporto, migliore à ̈ l’efficienza di assorbimento della radiazione solare che incide le pareti della parte superiore del mantello 23. Tale radiazione incidente risulta assorbita attraverso tale mantello 23 dopo riflessioni parziali multiple verso il fondo 22 della cavità 20.

Preferibilmente, il mantello laterale 23 della cavità 20 à ̈ costituito da materiale assorbente la radiazione solare mentre il fondo 22 à ̈ in materiale riflettente la radiazione solare, in modo tale che il fondo 22 rifletta appunto nuovamente verso il mantello laterale 23 l’eventuale radiazione che lo investe, e ciò ai fini di un elevato assorbimento della radiazione incidente.

Il mantello laterale 23 può prevedere una superficie esterna realizzata in, o rivestita da, un materiale metallico e/o ceramico. La superficie interna del mantello 23 a contatto con il letto di particelle 3 può prevedere un rivestimento antiusura.

Come detto sopra, la cavità ricevente 20 si estende attraverso il letto di particelle 3 ed à ̈ separata da quest’ultimo dal proprio mantello laterale 23. Il letto di particelle 3 à ̈ quindi disposto circoscritto a - ed a contatto con la superficie interna di - tale mantello laterale 23.

Preferibilmente, il fondo 22 della cavità 20 à ̈ disposto sostanzialmente in corrispondenza o in prossimità del fondo dell’involucro 2 che definisce la base del letto di particelle 3.

Preferibilmente, la configurazione complessiva à ̈ tale che la radiazione solare venga convogliata entro la cavità 20 in corrispondenza di una porzione centrale della cavità medesima e all’altezza del pelo libero del letto di particelle 3. In altre parole, una configurazione preferita di puntamento del sistema ottico à ̈ tale da posizionare il fuoco secondario f, cioà ̈ il punto di convergenza dei raggi riflessi dal riflettore secondario 300, al centro dell’imboccatura superiore 21 della cavità 20, ad un’altezza pari a quella del letto di particelle.

Il letto di particelle 3 à ̈ atto ad essere movimentato selettivamente mediante un gas di fluidizzazione, preferibilmente aria, per accumulare l’energia termica ricevuta dalla radiazione solare attraverso il mantello laterale 23 della cavità 20. La fluidizzazione del letto di particelle 3 garantisce appunto uno scambio termico efficace ed uniforme con il mantello laterale 23 della cavità 20.

La scelta del materiale particellare del letto di particelle 3 à ̈ basata in particolare sulla scarsa attitudine all’abrasione e frammentazione, per rispondere alla necessità di minimizzare il fenomeno di elutriazione delle particelle del letto stesso così da limitare la produzione ed il trasporto di fini nell’aria di fluidizzazione. In base a queste considerazioni, una configurazione preferita privilegia l’utilizzo, per le particelle del letto, di materiale granulare inerte all’ossidazione, come ad esempio carburo di silicio o quarzo, con forma regolare, preferibilmente sferoidale e/o preferibilmente di dimensioni dell’ordine di 50 – 500 micron; e tale che dette dimensioni siano preferibilmente native, ossia non risultanti da aggregazione di particelle di minori dimensioni.

In base alla presente forma di realizzazione, il letto di particelle 3 à ̈ efficacemente formato da una prima porzione di accumulo 31 e da una seconda porzione di cessione 32, quest’ultima preferibilmente circoscritta a, ed a contatto con, la porzione di accumulo 31.

In particolare, la porzione di accumulo 31 à ̈ atta ad accumulare energia termica ricevuta dalla radiazione solare attraverso il mantello laterale 23 della cavità 20 ed à ̈ quindi disposta in corrispondenza di quest’ultimo. La porzione di cessione 32 à ̈ disposta adiacentemente alla porzione di accumulo 31, perifericamente rispetto alla cavità 20, ed à ̈ atta a cedere l’energia termica accumulata nella porzione di letto 31 ad elementi di scambio termico 41 ricevuti entro l’involucro 2 e che verranno descritti a breve.

Preferibilmente, in uso la porzione di accumulo 31 e la porzione di cessione 32 sono fluidizzabili selettivamente ed indipendentemente per realizzare rispettivamente una fase di accumulo di energia termica ed una fase di cessione di tale energia accumulata. In particolare, il trasferimento di calore agli elementi di scambio termico 41 può essere interrotto cessando la fluidizzazione della porzione di scambio 32.

Secondo modalità operative tipiche dell’impianto 100, la fase di accumulo a mezzo della porzione di letto 31 viene attivata in orario diurno ed in presenza di irraggiamento solare e la fase di cessione mediante attivazione anche della porzione di letto 32 sia in orario diurno che notturno.

Il gas di fluidizzazione à ̈ addotto entro l’involucro 2 alle porzioni di letto 31 e 32 mediante rispettivi ingressi di adduzione 51 e 52 del tipo a cassa d’aria, di per sé noti e rappresentati schematicamente nelle figure.

In corrispondenza di tali ingressi 51 e 52 à ̈ preferibilmente previsto un setto di distribuzione o altro distributore del gas di fluidizzazione, atto a consentire l’immissione uniforme di quest’ultimo ed a garantire al contempo un supporto per il letto di particelle 3, contribuendo a realizzare il fondo dell’involucro 2.

Le porzioni di accumulo 31 e di scambio 32 possono essere continue o separate mediante setti non rappresentati nelle figure. In una variante di realizzazione preferita, le due porzioni di letto 31 e 32 possono costituire porzioni adiacenti di un medesimo letto selettivamente fluidizzabili mediante separazione delle casse d’aria. Preferibilmente, sono previsti mezzi atti a variare selettivamente la velocità e/o la portata del gas di fluidizzazione per regolare l’entità di scambio e cessione termici. In particolare, variando la velocità di attraversamento del gas di fluidizzazione può essere controllato e modificato il coefficiente di scambio termico complessivo fra il letto fluidizzato e la superficie di scambio, con conseguente flessibilità di regolazione della quantità di potenza termica trasferita.

Nella presente forma di realizzazione, à ̈ previsto anche uno scambiatore di calore gas/gas 71, in particolare aria/aria, in comunicazione con il circuito del gas di fluidizzazione. In particolare, in uso sono addotti in tale scambiatore 71 un primo gas freddo che à ̈ il gas di fluidizzazione da impiegare per la fluidizzazione del letto di particelle 3 ed un secondo gas caldo che à ̈ il gas di fluidizzazione in uscita dal letto di particelle 3. Lo scambiatore 71 consente perciò un pre-riscaldamento dell’aria di fluidizzazione, recuperando parte del calore dell’aria di fluidizzazione in uscita.

Il circuito del gas di fluidizzazione tipicamente comprende anche un ventilatore o compressore 72 o un mezzo equivalente per il prelievo di aria ambiente

Detto circuito à ̈ tipicamente bilanciato mediante un aspiratore, non illustrato e posto a valle dello scambiatore 71, sulla linea dell’aria di fluidizzazione calda proveniente dal dispositivo 1.

Come detto sopra, entro l’involucro 2 sono previsti elementi di scambio termico 41, in particolare fasci tubieri, attraversati, in uso, da un fluido operativo, nel presente esempio acqua/vapore.

I fasci tubieri 41 sono immersi nella seconda porzione di letto 32, o comunque disposti in modo tale da essere lambiti da questa quando fluidizzata, ossia durante la suddetta fase di cessione di energia termica.

I fasci tubieri 41 sono parte di un circuito di scambio termico idoneo a produrre vapore da far espandere in una turbina 81 dell’impianto 100. In particolare, come detto il fluido operativo à ̈ preferibilmente acqua allo stato liquido che durante l’attraversamento dei fasci tubieri 41 riceve energia termica fino a diventare vapore surriscaldato. Detto vapore surriscaldato, in condizioni di temperatura e pressione prestabilite, à ̈ poi utilizzato per produrre energia elettrica espandendo nella turbina a vapore 81 associata ad un generatore di energia elettrica 82.

Il circuito del fluido operativo include anche, secondo una configurazione di per sé nota, un condensatore 84, un degasatore 85 con spillamento dalla turbina 81 ed una pompa di alimento 86, oppure mezzi equivalenti a quelli appena citati.

Nel presente esempio à ̈ previsto che parte o tutto il vapore surriscaldato in uscita dagli elementi di scambio 41 possa essere inviato ad una o più utenze termiche 90 connesse all’impianto 100, ad esempio apparati di dissalazione, sistemi industriali, sistemi di condizionamento od altro. In caso di tale poligenerazione, l’adduzione di vapore può essere ottenuta mediante mezzi di regolazione di flusso 83 disposti a monte della turbina 81.

Il circuito del fluido operativo prevede anche il recupero del fluido inviato alle utenze termiche 90, esausto appunto del proprio apporto termico, mediante un collegamento 900 al circuito di base, preferibilmente a valle del condensatore 84.

In una diversa configurazione, l’associazione del dispositivo 1 con le utenze termiche 90 può essere prevista come alternativa alla produzione di energia elettrica, ossia senza produzione di potenza elettrica nell’impianto.

Sarà compreso che sia il circuito del gas di fluidizzazione che quello del fluido operativo possono prevedere mezzi di regolazione e/o di interdizione di flusso, di tipo di per sé noto, per rispondere a specifiche esigenze operative di esercizio.

L’impianto 100 ed il dispositivo 1 possono prevede anche mezzi per l’adduzione di un combustibile gassoso da bruciare entro il letto di particelle 3 o entro parte di esso, e ciò per sopperire a prolungate assenza di insolazione e/o per garantire il raggiungimento di determinato livello di potenza in funzione delle esigenze a valle dell’impianto di produzione.

In questo caso il dispositivo 1 à ̈ tale da prevedere ingressi indipendenti di gas combustibile al letto di particelle, una o più torce inserite nell’ambiente del dispositivo 1 per l’innesco della combustione e per garantire il sistema da eventuali accumuli pericolosi di gas all’interno del dispositivo, ed uno o più dischi di rottura sull’involucro 2. Tali accorgimenti - come altri eventualmente applicabili – sono finalizzati alla prevenzione dai rischi di esplosione. Per quanto riguarda la combustione di gas di per sé, questa à ̈ tecnica nota per cui non ci si dilunga oltre nella specifica descrizione. Un importante vantaggio deriva dalla possibilità di bruciare detto combustibile gassoso direttamente all’interno del letto fluidizzabile. Solitamente infatti per dispositivi di tecnica nota questa operazione viene svolta in unità produttive distinte dall’impianto di produzione principale.

Le Figure 2A e 2B mostrano, a titolo di esempio, i risultati di una simulazione numerica per una tipica distribuzione della radiazione solare concentrata dall’alto.

In particolare la Figura 2A evidenzia i flussi termici in un sistema di assi cartesiani il cui centro coincide con il centro della sezione trasversale superiore della cavità cilindrica 20. L’impronta generata dalla radiazione solare evidenzia che il flusso massimo si riscontra al centro di detta sezione in quanto à ̈ la risultante di tutte le impronte derivanti dagli eliostati. Allontanandosi dal centro il valore del flusso decresce rapidamente come si evince anche dalla Figura 2B.

Il risultato di queste simulazioni numeriche à ̈ utile al dimensionamento del diametro della cavità cilindrica per un determinato campo eliostati di riferimento ed alla predizione della quantità di energia che può essere assorbita dalla cavità stessa.

Le Figure 1B e da 3 a 5A si riferiscono ad ulteriori forme e varianti di realizzazione del dispositivo e dell’impianto dell’invenzione. Queste ulteriori forme e varianti di realizzazione verranno descritte a seguire soltanto con riferimento alle differenze rispetto a quanto già esposto in relazione alle Figure 1 e 1A.

Nella variante di Figura 1B, à ̈ previsto un impianto del medesimo tipo della Figura 1, qui denotato complessivamente con 110, che realizza una configurazione di irraggiamento dall’alto alternativa a quella cosiddetta “beam down†. L’impianto 110 prevede un sistema ottico basato su mezzi di captazione primari sopraelevati 210, direttamente interessati dalla radiazione solare e disposti appunto in posizione sopraelevata rispetto al dispositivo 1. In particolare, i mezzi di captazione primari sopraelevati 210 sono disposti su declivi naturali e/o su opportune strutture di sostegno.

Le forme e varianti di realizzazione delle Figure da 3 a 5A sono particolarmente adatte al caso di elevate potenze termiche richieste e sono compatibili con entrambe le configurazioni di irraggiamento delle Figure 1 e 1B.

In particolare, le forme e varianti di realizzazione delle Figure da 3 a 5A hanno in comune la previsione di elementi di scambio termico aggiuntivi rispetto alla prima forma di realizzazione, i quali elementi aggiuntivi sono direttamente esposti alla radiazione solare incidente. In tal modo, si recupera il flusso termico solare esterno alla cavità ricevente, evitando perdite di efficienza che potrebbero verificarsi in soluzioni che prevedano un aumento della dimensione trasversale della cavità ricevente proprio per conseguire elevate potenze captando tutta la radiazione.

Le Figure 3 e 3A mostrano una seconda forma di realizzazione di un impianto, qui denotato con 101, simile a quello della prima forma di realizzazione.

In tal caso, l’impianto 101 comprende un dispositivo di accumulo e cessione di energia termica di origine solare complessivamente denotato con 10.

Il dispositivo 10 prevede ulteriori elementi di scambio termico, in particolare anche in questo caso fasci tubieri 42, attraversati, in uso, da un fluido operativo e disposti esternamente all’involucro 2 in modo tale da essere interessati direttamente dalla radiazione solare incidente. In particolare, tali ulteriori fasci tubieri 42 sono collocati sulla sommità 25 dell’involucro 2, in corrispondenza dell’imboccatura 21 della cavità 20 e/o a ricoprire parzialmente tale imboccatura.

I fasci tubieri 42 sono parte di un ulteriore circuito di scambio termico disposto completamente all’esterno dell’involucro 2 e che può aggiungersi al circuito che interessa i fasci tubieri 41 di cui alla prima forma di realizzazione.

Sui fasci tubieri esposti 42 incide la radiazione solare proveniente dagli specchi 201 del campo eliostati 200 più lontani dal riflettore secondario 300, associati a flussi termici ridotti. La cavità cilindrica 20 riceve invece la radiazione solare ad elevato flusso termico degli specchi 202 del campo eliostati 200 più prossimi al riflettore secondario 300.

Nel presente esempio, i suddetti due circuiti sono in comunicazione. In particolare, à ̈ previsto che il fluido operativo attraversi in sequenza i fasci tubieri esposti 42 e poi quelli immersi nella seconda porzione 32 del letto di particelle. In particolare, il fluido operativo, nell’esempio acqua liquida, percorre i fasci tubieri esposti 42 aumentando di temperatura senza passaggio di fase, per poi immettersi nei fasci tubieri 41 interni al letto fluido 3, qui continuando il riscaldamento fino al passaggio di fase in vapore saturo e successivo surriscaldamento. Quest’ultimo viene quindi immesso in turbina 81 secondo quanto già descritto con riferimento alla prima forma di realizzazione.

Il circuito globale del fluido operativo può prevedere anche un serbatoio di accumulo 86, dimensionato in modo tale da consentire di accumulare l’acqua in temperatura proveniente dai fasci tubieri esposti 42 senza inviarla agli elementi di scambio termico 41 immersi nel letto di particelle. Ciò consente di rispondere a specifiche esigenze operative di interruzione della produzione di energia, ossia dello scambio termico con la porzione di letto 32. Più nel dettaglio, per esigenze d’impianto può essere necessario interrompere la produzione di vapore, in caso questa esigenza si manifesti durante le ore di sole la presenza del serbatoio di accumulo 86 permette di recuperare la radiazione solare incidente i fasci tubieri esposti 42 stoccandovi l’acqua riscaldata da tale radiazione, e di continuare ad immagazzinare l’energia termica nel letto di accumulo 31 attraverso la cavità cilindrica 20. In queste condizioni la porzione del letto 32 preposta allo scambio non à ̈ fluidizzata. Quando l’evento di “stop produzione†rientra, à ̈ possibile aprire il circuito di connessione con i fasci tubieri 41 interni al dispositivo 10 e continuare la produzione.

In alternativa o in combinazione all’accumulo di acqua calda nel serbatoio 86, o comunque in una modalità operativa ordinaria, si può utilizzare l’energia assorbita mediante i fasci esposti 42 inviandola mediante un circuito di bypass 861 direttamente alla o alle utenze termiche 90 eventualmente disponibili.

Una ulteriore configurazione di processo prevede che l’energia termica assorbita mediante i fasci tubieri esposti 42 possa essere utilizzata esclusivamente per alimentare le utenze termiche 90 mediante il circuito di bypass 861, mentre la restante radiazione solare continua ad essere assorbita mediante la cavità cilindrica 20, accumulata dalla porzione di letto di accumulo 31 e trasferita, contestualmente o in assenza di sole, ai fasci tubieri 41 per la produzione di vapore adatto ad essere inviato in turbina 81.

Con riferimento ora alla forma di realizzazione di Figura 4, in questo caso à ̈ previsto un dispositivo di accumulo e cessione di energia termica di origine solare, qui complessivamente denotato con 11, inserito in un impianto denotato con 102.

Il dispositivo 11 prevede un’imboccatura 210 della cavità cilindrica 20 definita da una superficie a tronco di cono. In corrispondenza di tale imboccatura 210, a seguirne il profilo, sono disposti ulteriori elementi di scambio termico esposti alla radiazione solare, qui denotati con 420.

Per il resto, l’impianto 102 ed il dispositivo 11 sono analoghi a quelli già descritti in riferimento alle Figure 3 e 3A.

Come già detto, anche nel caso degli impianto 101 e 102 delle Figure rispettivamente 3 e 4 una ulteriore configurazione preferita, non illustrata, può prevedere una associazione esclusivamente con un’utenza termica, ad esempio un dissalatore, senza produzione di energia elettrica.

Con riferimento alla forma di realizzazione delle Figure 5 e 5A, in questo caso à ̈ previsto un dispositivo di accumulo e cessione di energia termica di origine solare complessivamente denotato con 12, inserito in un impianto denotato con 103.

Nel dispositivo 12 sono previsti elementi di scambio termico esposti, nel loro complesso denotati con 421, di superficie complessivamente maggiore rispetto ai casi delle Figure 3 e 4. Tali elementi di scambio termico 421 sono appunto dimensionati in modo da assorbire un maggior flusso termico solare, tale da procurare il riscaldamento, l’evaporazione ed il surriscaldamento del fluido operativo e quindi, in alternativa o in combinazione, l’immissione diretta di vapore in turbina 81 e/o il suo utilizzo in una o più utenze termiche 90.

Questa configurazione con una maggiore estensione dello scambiatore a tubi esposti 421 à ̈ particolarmente conveniente per impianti di potenzialità più elevata, poiché in tal caso a seguito della maggiore dimensione del campo di eliostati 200 e della distanza dal dispositivo 12 aumenta l’impronta su questo della radiazione solare. Una maggiore estensione dello scambiatore a tubi esposti consente quindi di intercettare tutta la radiazione incidente disponibile, evitando di aumentare il diametro della cavità 20 con conseguenti perdite per re-irraggiamento verso l’ambiente.

Nel presente esempio, gli elementi di scambio termico 421 si estendono sia sulla sommità 25 dell’involucro 2 che in corrispondenza dell’imboccatura 210, ad esempio tronco-conica, della cavità 20.

L’acqua allo stato liquido viene quindi alimentata mediante la già citata pompa 86 e può seguire due circuiti, il primo relativo agli elementi di scambio esterni 421 ed il secondo relativo agli elementi di scambio interni 41 immersi nel letto di particelle.

Nella configurazione qui considerata, agli elementi di scambio termico esposti 421 à ̈ associato un circuito partizionato in diversi settori, fra loro connettibili, per consentire i suddetti preriscaldamento, evaporazione e surriscaldamento del fluido operativo. In particolare, sono previsti elementi di scambio termico esposti 422 disposti perifericamente rispetto alla cavità 20 ed idonei a produrre un pre-riscaldamento del fluido di esercizio, ed ulteriori elementi di scambio termico esposti 423, disposti in prossimità o corrispondenza della imboccatura 210 della cavità 20, in serie rispetto agli elementi 422 ed idonei a produrre una evaporazione e surriscaldamento del fluido di esercizio.

È previsto preferibilmente un corpo cilindrico 87 che collega gli elementi di scambio termico 422 e 423 e permette di separare la fase liquida da quella gassosa e di funzionare da mezzo di accumulo di vapore in caso di momentanea assenza di insolazione.

Una configurazione di processo preferita prevede durante le ore di irraggiamento diurno la produzione di vapore surriscaldato mediante i soli scambiatori a tubi esposti 421 e nel contempo l’accumulo di energia termica nella porzione di letto di accumulo 31. Durante le ore notturne e/o per prolungata assenza di sole, si utilizza l’energia accumulata nel letto 31 per produrre vapore surriscaldato, e ciò mediante fluidizzazione della porzione di letto di scambio 32 ed i mezzi di scambio 41.

Sarà compreso che in tutte le forme e varianti di realizzazione sopra descritte le diverse parti di circuito del fluido operativo sono atte ad essere selettivamente poste in comunicazione e/o ad essere attivate indipendentemente l’una dall’altra.

Inoltre, sarà compreso che in ciascuna di dette forme e varianti di realizzazione la cavità ricevente e le sue varie parti, in particolare l’imboccatura, possono presentare conformazioni e configurazioni diverse da quelle sopra considerate, inoltre à ̈ possibile prevedere più cavità riceventi immerse nel letto di particelle 3.

Per ciascuna delle configurazioni descritte, può essere previsto un dispositivo di chiusura della cavità cilindrica 20, non illustrato, che in presenza di intemperie e/o in assenza temporanea o prolungata di insolazione evita le dispersioni termiche dal dispositivo all’ambiente esterno. Tale dispositivo di chiusura risulta vantaggioso durante le ore notturne quando avviene lo scambio termico fra il letto di accumulo e quello di scambio a favore degli elementi di scambio termico interni all’involucro.

Infine, in un’altra variante di realizzazione preferita, il fluido operativo che circola negli elementi di scambio termico interni e/o esposti può essere aria anziché acqua/vapore. In tal caso, i componenti del circuito del fluido operativo sono appropriati ad esempio allo svolgimento di un ciclo Brayton-Joule. In tale ciclo l’aria viene compressa e successivamente preriscaldata dal dispositivo di accumulo e cessione dell’invenzione prima di essere fatta espandere in una turbina a gas. Per aumentare il rendimento del sistema prima dell’espansione in turbina, à ̈ preferibile innalzare ulteriormente il contenuto termico dell’aria mediante la combustione di gas combustibile nel combustore stesso della turbina a gas.

La presente invenzione à ̈ 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.

Claims (36)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (1; 10; 11; 12) di accumulo e cessione di energia termica associata ad una radiazione solare incidente, il quale dispositivo (1) à ̈ atto ad essere impiegato in un impianto solare di produzione di energia basato su di una configurazione in cui un sistema ottico fa convergere dall’alto la radiazione solare, il quale dispositivo (1) comprende: − un involucro di contenimento (2); e − almeno un letto di particelle fluidizzabili (3) ricevuto entro detto involucro (2), in cui detto involucro (2) presenta almeno una cavità ricevente (20) che si estende attraverso detto letto di particelle (3) e presenta una prima estremità longitudinale aperta (21) che definisce una imboccatura di ingresso della radiazione solare incidente ed una seconda estremità longitudinale (22) chiusa, opposta a detta prima estremità aperta (21) e definente un fondo della cavità, fra dette estremità essendo definito un mantello laterale (23) della cavità, la disposizione complessiva essendo tale che detto letto di particelle (3) à ̈ disposto circoscritto a, e preferibilmente a contatto con, detto mantello laterale (23) di detta cavità (20) ed à ̈ atto ad essere movimentato mediante un gas di fluidizzazione per accumulare energia termica ricevuta dalla radiazione solare attraverso detto mantello laterale (23).
2. 2. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta cavità (20) presenta geometria sostanzialmente oblunga, preferibilmente sostanzialmente cilindrica.
3. 3. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta cavità (20) presenta un asse longitudinale (l), la configurazione complessiva essendo tale che tale asse longitudinale (l) à ̈ disposto, in uso, in direzione sostanzialmente verticale.
4. 4. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto mantello laterale (23) di detta cavità (20) presenta una superficie esterna in un materiale metallico e/o in un materiale ceramico.
5. 5. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta seconda estremità longitudinale (22) di detta cavità (20) à ̈ disposta sostanzialmente in corrispondenza o in prossimità di un fondo di detto involucro (2) e/o di una base di detto letto di particelle (3).
6. 6. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto mantello laterale (23) Ã ̈ assorbente la radiazione solare.
7. 7. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto fondo (22) di detta cavità (20) à ̈ riflettente la radiazione solare.
8. 8. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta cavità (20) presenta una dimensione trasversale, preferibilmente un diametro (d), ed un’altezza (h) ortogonale a tale dimensione trasversale in un rapporto compreso in un intervallo 0,2-0,5 circa.
9. 9. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto letto di particelle (3) a sua volta à ̈ formato da: − una prima porzione di accumulo (31), atta ad accumulare energia termica ricevuta dalla radiazione solare e disposta in corrispondenza di detto mantello laterale (23) di detta cavità (20); e − una seconda porzione di cessione (32), disposta adiacentemente a detta prima porzione (31) ed atta a cedere l’energia termica accumulata mediante quest’ultima a mezzi di scambio termico (41) disposti entro detto involucro (2), in cui detta prima porzione di accumulo (31) e detta seconda porzione di cessione (32) sono fluidizzabili selettivamente ed indipendentemente per realizzare rispettivamente una fase di accumulo di energia termica ed una fase di cessione di tale energia accumulata.
10. 10. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi atti a variare selettivamente la velocità e/o la portata del gas di fluidizzazione.
11. 11. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente uno scambiatore di calore gas/gas (71), preferibilmente aria/aria, in cui la disposizione complessiva à ̈ tale che in uso, sono addotti in tale scambiatore (71) un primo gas freddo che à ̈ il gas di fluidizzazione da impiegare per la fluidizzazione di detto letto di particelle (3) ed un secondo gas caldo che à ̈ il gas di fluidizzazione in uscita da detto letto di particelle (3).
12. 12. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di scambio termico (41, 42), preferibilmente uno o più fasci tubieri, attraversati, in uso, da un fluido operativo.
13. 13. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione precedente, comprendente primi mezzi di scambio termico (41) attraversati, in uso, da un fluido operativo e disposti entro detto involucro (2) in modo tale da essere immersi in, o lambiti da, detto letto di particelle fluidizzabili (3), preferibilmente detta seconda porzione di cessione (32) di quest’ultimo.
14. 14. Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 12 o 13, comprendente secondi mezzi di scambio termico (42) attraversati, in uso, da un fluido operativo e disposti esternamente a detto involucro (2) in modo tale da essere irraggiati da una radiazione solare incidente.
15. 15. Dispositivo (10) secondo la rivendicazione precedente, in cui la configurazione complessiva à ̈ tale che detti secondi mezzi di scambio termico (42) risultano disposti, in uso, in corrispondenza di una sommità (25) di detto involucro (2).
16. 16. Dispositivo (10) secondo la rivendicazione precedente, in cui detta imboccatura (21) di detta cavità (20) à ̈ definita da superfici ad angolo retto.
17. 17. Dispositivo (11) secondo la rivendicazione 15, in cui detta imboccatura (210) di cavità à ̈ definita da una superficie a tronco di cono.
18. 18. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un primo circuito di scambio termico parzialmente disposto entro detto involucro (2) in modo tale da permettere uno scambio termico con detto letto di particelle (3), preferibilmente detta seconda porzione (32) di esso.
19. 19. Dispositivo (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un secondo circuito di scambio termico disposto all’esterno di detto involucro (2) in modo tale da permettere uno scambio termico diretto con una radiazione solare incidente.
20. 20. Dispositivo (12) secondo la rivendicazione precedente, in cui detto secondo circuito à ̈ partizionato in diversi settori per consentire un preriscaldamento ed una evaporazione del fluido operativo.
21. 21. Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 18 e secondo la rivendicazione 19 o 20, in cui detti primo e secondo circuito sono in comunicazione l’uno con l’altro, sono atti ad essere selettivamente posti in comunicazione oppure sono completamente indipendenti e/o attivabili indipendentemente l’uno dall’altro.
22. 22. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di adduzione di un gas combustibile entro detto letto di particelle (3) o entro parte di esso.
23. 23. Impianto (100) di produzione di energia, comprendente uno o più dispositivi (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti e mezzi di captazione della radiazione solare (200, 300; 210) che definiscono, congiuntamente a detto o detti dispositivi (1), una configurazione di irraggiamento che fa convergere dall’alto la radiazione solare.
24. 24. Impianto (100) secondo la rivendicazione 23, in cui detti mezzi di captazione della radiazione solare comprendono mezzi di captazione primari (200), preferibilmente un campo eliostati, direttamente interessati dalla radiazione solare e mezzi di captazione secondari (300), preferibilmente un riflettore, atti a ricevere la radiazione solare da detti mezzi primari ed a convogliarla in corrispondenza di detta cavità (20) di detto o detti dispositivi (1).
25. 25. Impianto (100) secondo la rivendicazione 23 o 24, in cui la configurazione complessiva à ̈ tale che la radiazione solare viene convogliata entro detta cavità (20) in corrispondenza del pelo libero di detto letto di particelle (3).
26. 26. Impianto (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 23 a 25 quando dipendenti dalle rivendicazioni 18 e 19, in cui la configurazione complessiva à ̈ tale da consentire una produzione di vapore o energia termica in corrispondenza di detto primo circuito di scambio termico e eventualmente anche di detto secondo circuito di scambio termico, ed in cui preferibilmente detti primo e secondo circuito di scambio termico sono attivabili indipendentemente l’uno dall’altro.
27. 27. Impianto (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 23 a 26, in cui la configurazione complessiva à ̈ tale da consentire una generazione di vapore o calore per la produzione di energia elettrica in corrispondenza di detto primo circuito di scambio termico e la generazione di energia termica per una o più utenze termiche (90) in corrispondenza di detto secondo circuito di scambio termico.
28. 28. Impianto (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 23 a 27, che prevede una produzione di vapore e/o una produzione di calore per utenze termiche collegate, preferibilmente per un apparato di dissalazione.
29. 29. Metodo di produzione di energia a partire da una radiazione solare, che prevede l’impiego di un impianto (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 23 a 28.
30. 30. Metodo secondo la rivendicazione precedente, che prevede un irraggiamento solare proveniente dall’alto mediante posizionamento di mezzi di captazione primari (210) su declivi naturali o artificiali.
31. 31. Metodo secondo la rivendicazione 29 o 30, che prevede una produzione contemporanea di energia elettrica e di energia termica, quest’ultima preferibilmente per la produzione di acqua desalinizzata.
32. 32. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 29 a 31, che comprende un dispositivo (1) secondo la rivendicazione 9, il quale metodo comprende: − una fase di accumulo di energia termica ricevuta dalla radiazione solare concentrata mediante detta prima porzione (31) di letto di particelle (3); e − una fase di cessione dell’energia termica accumulata in detta fase di accumulo a mezzi di scambio termico (41) attraversati da un fluido operativo, eseguita mediante fluidizzazione di detta seconda porzione (32) di letto, in cui dette fasi di accumulo e di cessione di calore sono attivate l’una indipendentemente dall’altra, preferibilmente una in orario diurno e l’altra in orario diurno e notturno.
33. 33. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 29 a 32, in cui detto gas di fluidizzazione à ̈ aria.
34. 34. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 29 a 33, in cui à ̈ prevista una variazione selettiva della velocità e/o portata del gas di fluidizzazione.
35. 35. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 29 a 34, che comprende un impianto secondo la rivendicazione 26, in cui detto secondo circuito di scambio termico à ̈ attivato in orario diurno e detto primo circuito di scambio termico à ̈ attivato in orario notturno.
36. 36. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 29 a 35, che impiega acqua o aria quale fluido operativo.