Intervento di Giuseppe Corallo al workshop regionale STS-Med dal titolo"I sistemi a concentrazione solare poligenerativi - una risposta integrata al fabbisogno energetico delle comunità mediterranee" - Palermo 6 Novembre 2013

1. Small scale thermal solar district units for
Mediterranean communities
Workshop Regionale
«IMPIANTI A CONCENTRAZIONE SOLARE POLIGENERATIVI
una risposta integrata al fabbisogno energetico
delle comunità mediterranee»
IL Solar Cooling
Giuseppe Corallo - Ricercatore ENEA
corallo@enea.it
Palermo, 6 Novembre 2013
STS-Med Workshop Regionale
Palermo, 6 Novembre 2013

2. Il Solar Cooling:
Insieme di tecnologie per il condizionamento dell’ aria
con azionamento ad energia solare.
•Cicli chiusi (macchine assorbimento/adsorbimento)
•Cicli Aperti (desiccant cooling)
•Cicli a compressione +Fotovoltaico
STS-Med Workshop Regionale
Palermo, 6 Novembre 2013

3. Radiazione solare
Fonte: SolarNext

4. Cicli Chiusi: Macchine ad assorbimento
Fonte: G. Corallo, lezioni per progetto SICENEA

5. Cicli Chiusi: Macchine ad assorbimento
Tipologie disponibili:
•Acqua-Ammoniaca
•Acqua-Bromuro di Litio

6. Macchine ad Acqua-Ammoniaca (ROBUR- 17kwf/35kWc)

7. Macchine ad Acqua-Bromuro di Litio (Yazaki 17-180 kWf)

8. Cicli Chiusi: Macchine ad adsorbimento
Fonte: SOLAIR Project
http://www.solair-project.eu/146.0.html

9. Macchine ad adsorbimento (Sortech 8/15 kWf)

10. Cicli aperti: desiccant cooling
Fonte: SOLAIR Project
http://www.solair-project.eu/146.0.html

11. Macchine a ciclo chiuso: prestazioni comparate
Tipo
Temp. Torre
COPc
H2O-LiBr SE
75-95°C
SI
0.7
H2O-LiBr DE
160 °C
SI
1.1
H2O-NH3
190 °C
90 °C
NO
SI
0.7
0.7
17 kWf
5-10 kWf
Adsorbimento
65-72
SI
0.6 (°)
8-500 KWf
(°) 18-15 °C
Taglia
4.5kW – qualche MW

12. Superficie captante specifica m2/kWf:
Tipo
Effic %
COP
m2/kWf
H2O-LiBr SE
60
.7
2.05
H2O-LiBr DE
50
1.1
1.45
H2O-NH3
60
.7
2.05
Adsorbimento
60
.6
2.39
Compr+Fotovoltaico
14
3
2.2

13. Limite di convenienza per la potenza elettrica in più
dei servizi:
Pel < < 0.33 kWel / kWf

14. Attività ENEA
• Sviluppo prototipi ad H2O-NH3
• Studi di fattibilità
• Impianti Dimostrativi
• Spin-Off STAR

15. Sviluppo prototipi H20-NH3
• ISPCA 1 (1983/1986) Biklim-Belleli
• ISPCA 2 / 2 sc (1986/1990) Biklim-Belleli
• AR 15 (1991/1996) Merloni – Italgas
• 11/25 kW (1995-2000) SRS-Cebelcor
• 7 kW (2008-2010) Kloben
• 18 kW ( 2010-2011) AdP MSE

16. Prototipo ISPCA 1
Caratteristiche :
•Pompa di Calore H2O-NH3
•Riscaldamento elettrico
•Potenza termica 13 kW a ~ 60°C

17. Prototipi ISPCA 2 e 2 sc
Caratteristiche :
•Pompa di Calore H2O-NH3
reversibile
•Riscaldamento a gas (indiretto 2
SC)
•13 kW potenza termica a ~ 60°C
•Modulo a condensazione (2)
•Scambiatori a piastre (2 SC)
•Valvola di inversione acqua (2 SC)

18. Prototipo AR 15 - MTS / Italgas
Caratteristiche :
•Pompa di Calore H2O-NH3
reversibile
•Riscaldamento indiretto a gas con
recupero fumi
•Bruciatore modulante
•Potenza termica 50 kW a ~ 60°C
•Potenza frigorifera 15 kW
•Scambiatori a piastre “Plate Grid”
•Valvola di inversione acqua

19. Prototipi “11 e 25 kW” – NET
Caratteristiche:
•Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile
•Riscaldamento a gas
•11/25 kW frigoriferi (7-12 °C)
•25/50 kW termici (45-55 °C)
•Bruciatore modulante
•Valvola di inversione acqua

20. Prototipo 7 kW - Kloben
•
Caratteristiche:
•
•
Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile
Riscaldamento ad Acqua Calda
(100°C)
7 kW frigoriferi (7-12 °C)
18 kW termici (35 /45 °C)
Raffreddamento estivo con torre
•
•
•

21. Prototipo 18 kW - AdP MSE
•
Caratteristiche:
•
•
•
•
•
Pompa di Calore H2O-NH3 reversibile
Riscaldamento ad Acqua Calda (100°C)
18 kW frigoriferi (7-12 °C)
47 kW termici (35 /45 °C)
Raffreddamento estivo con torre

22. Studi di fattibilità
• Simulazione dinamica edificio-impianto con
codice TRNSYS
• Ottimizzazione dei parametri sensibili
mediante algoritmo PSO

23. Simulazione
Ottimizzazione
SOLAR FIELD
SOLAR STORAGE
START
V2
USER STORAGE
INITIAL
PARAMETERS
P10… PN0
BUILDING
BACKUP BOILER
V3
ENERGY
CALC.
V1
TRNSYS
(BUILDING)
PAY-BACK
CALC.
COSTS
CALC.
ABSORPTION MACHINE
PARAM.
CHANGE
PRINT
P.B.=MIN ?
COOLING TOWER
NOT
YES
STOP

24. Simulazione edificio F51

25. Ottimizzazione Solar H&C Aula Magna RM3 (70kW freddi)
PBT
(anni)
Delta
Inv.
(Euro)
SUP SOL
(m2)
ACC_UT
(m3)
ACC_SOL (m3)
Solare
%
Risp
Gas %
Risp
Elett %
Robur H2O-NH3
olio diatermico
12.51
74118
104
1.35
1.43
78.4
74.5
70.4
Robur H2O-NH3
acqua in pressione
12.34
72687
100
1.47
1.58
76.8
74.2
70.6
Broad H2O-LiBr DE
olio diatermico
13.7
79283
83
1.81
1.18
67.5
63
74.9
Broad H2O-LiBr DE
12.9
67448
69
1.26
1.31
61.6
55
74.7
9.3
38945
70
1.47
2.65
44.9
34.8
91.3
acqua in pressione
Yazaki H2O-LiBr SE

26. Impianti dimostrativi
• Solar Heating and Cooling edificio F51
• Solar Heating and Cooling edificio F92 « Casa
Intelligente »
• Solar Cooling edificio F96 « Serra a
contenimento »

27. Solar Heating and Cooling edificio F51
Potenza frigorifera: 70 kW
Campo Solare: 100 m2
L’edificio F 51 è stato realizzato nel 1981 con strutture edilizie provviste di
una coibentazione di livello superiore agli standard dell’epoca in previsione
dell’utilizzo dell’energia solare per l’integrazione del fabbisogno termico
invernale.

28. L’impianto dopo l’intervento
L’impianto prima dell’intervento

29. Solar Heating and Cooling edificio F92
Potenza frigorifera: 18 kW
Campo Solare: 50 m2

30. Solar Cooling edificio F96
Superficie Serra
mq
210
Volume lordo
mc
950
Superficie trasparente in pianta
mq
140
Superficie trasparente laterale
mq
130
Superficie coltivabile
mq
8x14

31. Solar Cooling edificio F96
Potenza frigorifera: 18 kW
Campo Solare: 50 m2

32. SOLAR COOLING SERRA F96 - 30/07/2013
120
100
On Off Dry Cooler
Temperatura Esterna
80
Chilled Water To Yazaki
Water to Solar Field
Water from Boiler
°C
Water To Boiler
60
Hot Water From Yazaki
Cooling Water From Tower
Cooling Water to Tower
Chilled Water From Yazaki
40
Hot Water To Yazaki
Water from Solar Field
20
0
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00
22.00
0.00

33. SOLAR COOLING SERRA F96 - 14/09/2013
120
100
On Off Dry Cooler
Temperatura Esterna
Chilled Water To Yazaki
80
Water to Solar Field
Water from Boiler
°C
Water To Boiler
60
Hot Water From Yazaki
Cooling Water From
Tower
Cooling Water to Tower
40
Chilled Water From
Yazaki
Hot Water To Yazaki
Water from Solar Field
20
0
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00
22.00
0.00

34. Spin-Off STAR (da costituire)
•Costruzione e vendita di macchine ad
assorbimento reversibili
•Settori residenziale, terziario e navale
Potenziale mercato
Mercato del Condizionamento (Raffrescatori e Pompe di Calore):
Settore Residenziale: ~1’100’000 unità/anno
Settore Terziario+Navale: ~ 22’000 unità/anno

35. FINE
…Grazie per l’ attenzione