NEXTOWER

Materiali innovativi per la generazione di sistemi di concentrazione solare (CSP) a torre ad alta efficienza


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Sfida:
Materiali innovativi per la generazione di sistemi di concentrazione solare a torre
Settore:
Materiali
Ruolo:
Partner
Finanziamento:
Horizon 2020

Progetto

NEXTOWER
NEXTOWER è un progetto cofinanziato dalla Commissione Europea all'interno del Programma HORIZON 2020 - Call for “Nanotechnologies, Advanced Materials, Biotechnology And Production” (H2020-NMBP-2016-2017), nell'ambito dello schema di finanziamento “Innovation Action”.

Il progetto mira all'introduzione di una serie di materiali innovativi al fine di aumentare le prestazioni dei sistemi di concentrazione solare (CSP) a torre ad aria atmosferica, per renderli commercialmente competitivi nel mercato dell'energia dopo il 2020.

Il progetto si basa su un approccio integrato, a partire da l'ottimizzazione della durabilità dei materiali ceramici utilizzati, per ottenere dei componenti di ricezione che non necessitano di manutenzione per 20-25 anni, aumentando al contempo la loro temperatura operativa per l'efficienza termodinamica.

L'effettivo sfruttamento di aria molto calda (fino a 800 ° C) è strettamente legato allo sviluppo di accumulo termico ad alta temperatura, ispirato alla tecnologia della fissione nucleare GEN-IV e basato sull'utilizzo di piombo liquido per mezzo di nuovi acciai resistenti alla corrosione.

I principali punti salienti che tali materiali innovativi dovranno soddisfare sono i seguenti:
- Ricettori solari ad alta temperatura (durabilità ed emissività)
- Fatica e shock termici (soprattutto in corrispondenza dei giunti di collegamento)
- Accumulo termico per mezzo di un metallo liquido, come ad esempio i sistemi basati sull'utilizzo del piombo (problemi di corrosione, efficienza e temperatura massima di esercizio)

Obiettivi

I principali obiettivi del progetto sono:
  • Ricettori solari ad aria atmosferica per sistemi di concentrazione solare (CSP) duraturi
    Progettazione e sviluppo di nuovi ricettori ceramici resistenti e altamente termoconduttivi, che lavorano sottoposti a cicli termici estremi senza rotture a alla temperatura massima dei materiali di almeno 800 ° C , garantendo oltre 20 anni di funzionamento continuo.
  • Acciai ad alta temperatura per l'accumulo termico mediante piombo liquido
    Sviluppo di tubi coestrusi e tecnologie di rivestimento da base di acciai legati con allumina brevettati resistenti alla corrosione al fine di costruire sistemi di accumulo a base di piombo ad alta capacità ed elevata efficienza che possano lavorare con ricevitori ad alta temperatura per alimentare turbine a gas o processi industriali , quindi ampliando i confini della tecnologia solare a concentrazione (CSP).
  • Dimostrare il funzionamento a lungo termine
    Prove di resistenza in condizioni accelerate usando modellizzazione non distruttiva e multiscala per dimostrare la durabilità dei ricevitori oltre i 25 anni, in risposta alla domanda creatasi di rapido decollo della tecnologia da parte dell'industria.
  • Prove sul campo che dureranno per 12 mesi
    Con il piombo ad una temperatura media di 700°C per la prova completa di tutti i materiali al livello TRL6 e per inserimento dei dati per i calcoli relativi al costo medio ponderato dell'energia (LCOE) e alla valutazione del ciclo di vita (LCA).
  • Nuovo prototipo dimostrativo SOLEAD di tecnologia solare a concentrazione con circuito di raffreddamento a piombo
    Allestimento in scala reale di un prototipo dimostrativo (SOLEAD) di tecnologia solare a concentrazione (CSP) per prove sul campo senza precedenti dei materiali per torri solari a concentrazione a base di piombo, che comprendano un grande ricevitore solare che sia interfacciato a vasca di accumulo di piombo a camera singola, a sua volta connessa ad un “dissipatore di calore” secondario.
  • Utilizzo e standardizzazione
    NEXTOWER stabilirà e manterrà una cultura di utilizzo durante tutto il progetto, trattando i diritti di proprietà intellettuale (IPR) in maniera tale da massimizzare l'impatto e indirizzare l'integrazione di NEXTOWER con il sistema di standardizzazione.
  • Ruolo di
    Certimac

    Certimac ha preso parte alla scrittura della proposta progettuale ed è responsabile del Work Package 4 “Lab Scale Characterization & Furnace Testing” coordinando tutte le attività sperimentali riguardanti lo sviluppo e la validazione dei ricevitori solari ceramici.

    Nello specifico, le principali attività condotte dal laboratorio riguardano la caratterizzazione avanzata di materiali e componenti (alla scala di pre-produzione), con un particolare interesse per la caratterizzazione termo-fisica dei materiali ceramici utilizzati per i ricevitori solari fino a 1250°C attraverso la determinazione dei principali parametri termici, quali:
    - diffusività termica,
    - conducibilità termica,
    - calore specifico.

    La caratterizzazione termica viene effettuata sia per mezzo del tradizionale metodo sperimentale a regime stazionario, ma anche attraverso metodi innovativi, per poter definire la miglior soluzione in termini di materiale del ricevitore solare.

    All'interno del progetto, Certimac è inoltre responsabile delle seguenti attività:
    - lavori di ottimizzazione per passare alla produzione e ai test sul campo
    - prove di screening per la corrosione del piombo a 900°C per l'ottimizzazione di acciai legati con allumina
    - test di invecchiamento all'interno di simulatori solari e forni
    - messa a punto tra le attività di modellazione sviluppate nel WP2 ““Design & Modeling of materials and components” e i risultati della caratterizzazione
    - supporto al processo di standardizzazione finalizzato all'utilizzo del progetto e alla massimizzazione degli impatti (WP7)

    Partner della Ricerca

    CALEF
    logo-Sapienza-Università-di-Roma
    logo walter tosto
    R2M
    SIL’TRONIX SILICON TECHNOLOGIES
    AKTIEBOLAGET SANDVIK MATERIALSTECHONOLOGY
    KTH ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY
    LIQTECH INTERNATIONAL A/S

    Finanziamento

    Il progetto è stato ammesso al finanziamento per un contributo massimo di Euro 4.999.777,88 su un investimento di Euro 6.307.851,25.

    Scopri di più sul progetto

    Sito web

    Scopri di più sulle nuove frontiere tecnologiche del solare a concentrazione

    Norma ISO 18755:2005

    Certimac coordina la revisione della norma sui ceramici avanzati per applicazioni ad alte temperature

    Innovation Award Contest

    Il premio vinto da NEXTOWER per il contributo alla standardizzazione dei materiali ceramici avanzati

    Scarica il progetto completo

    Scarica la scheda progetto completa in versione PDF

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