presentazione - crescioli
Post on 13-Jan-2017
258 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Configurazioni ottimali degli eliomobili in un apparato sperimentale a geometria variabile per sistemi solari a torre
Università degli Studi di PadovaDipartimento di Ingegneria IndustrialeCorso di Laurea Magistrale in Ingegneria EnergeticaRelatore: Prof. Davide Del ColLaureando: Ludovico CrescioliMatricola: 1038966Anno Accademico 2013-2014
UnipdLudovico Crescioli
Le Domande di Ricerca
Fonte: www.ctaer.com2
1. Perché un campo a geometria variabile?
2. Come valutare le potenzialità di un campo a geometria variabile?
3. Che vantaggi rispetto ad un campo fisso?
UnipdLudovico Crescioli
Sistemi a ricevitore centrale:
Caratteristiche
3
Ricevitore
Accumulo termico
Campo di eliostati
Power block
Fonte: www.torresolenergy.com
UnipdLudovico Crescioli
Sistemi a ricevitore centrale:Criticità
4
Fino a 40%
CAPEX
Superficie Richiesta (Schramek, Mills, 2003)
Perdite Ottiche(Collado, Guallar, 2013)
Costi(Collado, Guallar, 2013)
Fonte: IRENA, 2012
UnipdLudovico Crescioli
Sistemi a ricevitore centrale:
Rendimento Ottico
5
Attenuazione atmosferica Riflettanza
Coseno angolo incidenza
Spillage
Ombra e blocco tra eliostati
Fonti: www.powerfromthesun.net; Romero-Alvarez,2007; Abengoa Solar
UnipdLudovico Crescioli
Sistemi a ricevitore centrale:
il Caso PS10 (Siviglia, ES)
6
- Impianto PS10 - Perdite Geometriche
Fonti: Abengoa Solar; elaborazione dati da Romero-Alvarez, 2007
UnipdLudovico Crescioli
Campo a geometria variabile:
Caratteristiche Ridotto campo sperimentale Rotazione attorno a torre centrale Ricevitore rotante Eliomobili
• Movimento individuale lungo rotaia
• Comandi via wi-fi• Inseguimento su due assi • Superficie: 12,9 m x 9,5 m
7Fonte: www.ctaer.com
UnipdLudovico Crescioli
Metodologia
Inadeguatezza e limiti software attualmente disponibili
8
Codice personale in ambiente Matlab
• Convoluzione distribuzioni Gaussiane applicate al raggio centrale
• Velocità vs Precisione
• Calcolo esatto ombra e blocco
• Ombra torre
UnipdLudovico Crescioli
Posizioni ottimali eliomobili:
Ipotesi e Vincoli Campo inziale da software dedicato a design di campi tradizionali 30 elementi su 4 rotaie: 6 nella prima, 7 nella seconda, 8 nella
terza, 9 nella quarta Velocità di rotazione asse di simmetria centrale = velocità
angolare apparente del Sole Vincoli: distanza tra eliomobili e angolo di accettazione ricevitore Rricevitore = 2,5 m
Ricerca di 16 variabili in funzione dell’elevazione solare
9
UnipdLudovico Crescioli
Posizioni ottimali eliomobili:Metodi di
OttimizzazioneAlgoritmo Genetico Pattern Search
• Popolazione di individui
• Accoppiamento• Crossover• Mutazioni
• Generazioni• Soluzione: individuo
con miglior fitness
• Affina la ricerca vicino al punto individuato
da AG• Mesh variabile
10
Compromesso tra spazio di ricerca delle soluzioni e massimo trovato
UnipdLudovico Crescioli
Posizioni ottimali eliomobili:
Configurazioni di campo
Rendimento ottico massimizzato nell’intervallo αs = 10°: 5°: 80°
Performance di ogni configurazione calcolata nell’intervallo αs = 10°: 80°→ eliminare punti di ottimo locale superflui
11
symmetry axis (m)
normal axis (m)
symmetry axis (m)
normal axis (m)
UnipdLudovico Crescioli
Posizioni ottimali eliomobili:
Configurazioni di campo
Andamento ηopt = f(αs)
12
ηottico
αs (gradi)
UnipdLudovico Crescioli
Analisi comparativa
Rricevitore = 1,145 m Modello cielo chiaro per Siviglia (Spagna) Tre campi comparati
• VGO: campo a geometria variabile ottimizzato• VGN: campo a geometria variabile non ottimizzato• BF: campo fisso polare a spirale
VGN
BF
13
symmetry axis (m)
normal axis (m)
North (m)
East (m)
UnipdLudovico Crescioli
Analisi comparativa:Risultati Annuali
Rap = 1.145 m VGO VGN BFηweighted 0,631 0,624 0,568
ηunweighted 0,625 0,616 0,550ηcos 0,962 0,967 0,889
ηshadow 0,965 0,935 0,928ηblocking 0,986 0,989 0,988
atm attenuation 0,982 0,982 0,983reflectivity 0,903 0,903 0,903
ηinterception 0,768 0,776 0,745Eincident (MWh) 11653 11653 11653Ereceiver (MWh) 7355 7269 6615
Ecos (MWh) 426 376 1159Es&b (MWh) 487 752 834
Eatm att (MWh) 209 209 200Ereflect (MWh) 1136 1136 1136Espillage (MWh) 2688 2611 2849
14
+10% Ericevitore
UnipdLudovico Crescioli
Analisi comparativa:Risultati Mensili
15
UnipdLudovico Crescioli
Analisi comparativa:Risultati Giornalieri
16
+9,14% Ericevitore
+15,23% Ericevitore
ηottico
ηottic
o
Pricevitore (MW)
Pricevitore (MW)
h
h
h
h
UnipdLudovico Crescioli
Analisi comparativa:Ray-Tracing
Validazione Risultati
Distribuzione di flusso
17
BF
VGN
VGO
h 6 h 9 h 12
UnipdLudovico Crescioli
Conclusioni:Geometria variabile vs
campo fisso
Vantaggimaggiore rendimento otticomaggiore uniformità di flusso al ricevitoreno posa di cavi nel terrenoflessibilità configurazioni e durante focus/defocusse campo ridotto, ottimizzare posizioni eliomobili solo per bassa elevazione solare
Svantaggimaggiore superficie occupatamaggiore complessità del sistemamaggiori costi elemento collettore (terzo motore elettrico)nuovi sistemi di sicurezza attiva e passiva
18
A parità di elementi collettori:
top related