Produzione di energia elettrica da un concentratore solare parabolico (CSP) accoppiato ad un generatore Stirling = Electricity production from a parabolic-dish solar concentrator (CSP) coupled with a Stirling generator

Il nostro pianeta sta attraversando una fase delicata dal punto di vista ambientale e climatico dovendo far fronte a diverse criticità causate dall'utilizzo prolungato dei combustibili fossili, aumentato in maniera esponenziale dalla prima rivoluzione industriale ad oggi. Per questo motivo negli ultimi anni c’è stato un forte interesse nello sviluppo delle fonti di energia rinnovabile ed è ormai necessario aumentare la loro quota nel mix energetico globale. A tal proposito l’Unione Europea ha in programma l’obiettivo di raggiungere la neutralità climatica entro il 2050 riducendo drasticamente le emissioni di gas serra. Il Consiglio Europeo nel dicembre 2020 ha approvato l’obiettivo di ridurre le emissioni nette dell’UE di almeno il 55% entro il 2030 (rispetto ai livelli del 1990) come step intermedio. Per quanto riguarda invece le fonti rinnovabili l’obiettivo attuale è di aumentare la loro quota del 40% entro il 2030. Lo scopo di questo progetto è quello di valutare l’energia elettrica prodotta da un sistema Dish-Stirling per la microgenerazione e un possibile sviluppo di tale sistema per dare un contributo alla realizzazione degli obiettivi sopracitati. La prima parte del progetto riguarda la modellazione del sistema semplificato effettuata sul software COMSOL per un’indagine preliminare sulla temperatura del ricevitore, utilizzando come input i dati di irraggiamento misurati presso l’Energy Center Lab di Torino in una giornata di Marzo. Poi si è passati alla modellazione dello scambiatore di calore, preso dall’azienda italiana “Genoastirling Srl” per una valutazione più accurata della temperatura sulle pareti esterne ed interne dello stesso. Poi si è passati a un’analisi di tipo termofluidodinamico per definire la temperatura del fluido operativo all’interno dello scambiatore. Una volta valutata la temperatura del gas è stato analizzato il ciclo Stirling per le condizioni iniziali e le caratteristiche geometriche del motore GPU-3, le cui informazioni sono state rinvenute su un report redatto da W. Martini per la Nasa. Lo studio del ciclo Stirling è stato condotto attraverso un modello del primo ordine e due modelli del secondo ordine, con l’ausilio del programma di calcolo numerico MATLAB. L’ultima parte del progetto consiste nella definizione della potenza elettrica generata dal sistema attraverso un alternatore a magneti permanenti, utilizzando come input la potenza termica calcolata dal modello isotermo del secondo ordine.