NEXTOWER

Progetto

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)