Record solare / Solar record

Record solare / Solar record

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Sandia National Laboratories e Stirling Energy

 Systems hanno stabilito un nuovo record di

 efficienza di conversione del sistema solare-rete.

In una perfetta giornata invernale del New Mexico, con il cielo quasi il 10% più luminoso del solito, i Sandia National Laboratories e Stirling Energy Systems (SES) hanno stabilito un nuovo record di efficienza di conversione del sistema solare-rete raggiungendo un tasso di efficienza netta del 31,25%. .

Il vecchio record del 1984 del 29,4% è stato rovesciato il 31 gennaio sul sistema Stirling della parabola solare "Serial 3" di SES presso il National Solar Thermal Test Facility di Sandia.

L'efficienza di conversione è calcolata misurando l'energia netta fornita alla rete e dividendola per l'energia solare che colpisce gli specchietti delle parabole. I carichi ausiliari, come pompe dell'acqua, computer e motori di rilevamento, vengono presi in considerazione nella misurazione della potenza netta.

La serie 3 è stata eretta nel maggio 2005 come parte di un prototipo di centrale elettrica modello a sei piatti presso l'impianto di prova solare termico che produce fino a 150 kW di energia elettrica pronta per la rete durante il giorno. Ogni piatto è composto da 82 specchi formati a forma di piatto per concentrare la luce su un fascio intenso.

La parabola solare genera elettricità concentrando i raggi del sole su un ricevitore, che trasmette l'energia termica ad un motore Stirling. Il motore è un sistema sigillato riempito di idrogeno. Quando il gas si riscalda e si raffredda, la sua pressione aumenta e diminuisce. La variazione di pressione spinge i pistoni all'interno del motore, producendo potenza meccanica, che a sua volta aziona un generatore e produce elettricità.

L'ingegnere capo del progetto Sandia Chuck Andraka ha affermato che diversi progressi tecnici ai sistemi realizzati congiuntamente da SES e Sandia hanno portato a un'efficienza da record.

Il primo e probabilmente più importante avanzamento è stato il miglioramento dell'ottica. Le piastre Stirling sono realizzate con un vetro a basso contenuto di ferro con un supporto argentato che le rende altamente riflettenti, concentrando fino al 94% della luce solare incidente sul pacchetto motore, dove gli sforzi precedenti riflettevano circa il 91%. Le sfaccettature a specchio, brevettate da Sandia e Paneltec di Lafayette, Colorado, sono estremamente accurate e presentano minime imperfezioni di forma.

Altri progressi sono stati un nuovo radiatore più efficace che costa anche meno da costruire ed un nuovo generatore ad alta efficienza.

Mentre tutti i miglioramenti hanno portato ad un sistema migliore, un aspetto lo ha reso possibile in una bellissima giornata invernale del New Mexico: il tempo. La temperatura, che si aggirava intorno allo zero, permetteva alla parte fredda del motore di funzionare a circa 23 °C, e la luminosità significava che veniva prodotta più energia.

Il test è durato due ore e mezza ed è stata utilizzata una media di 60 minuti per valutare i dati di potenza ed efficienza, al fine di eliminare gli effetti transitori. Durante la fase di test, il sistema ha prodotto una potenza elettrica netta di 26,75kW.

Osborn ha affermato che SES sta lavorando per commercializzare il sistema e ha firmato accordi di acquisto di energia con due importanti utility della California meridionale (Southern California Edison e San Diego Gas & Electric) per un massimo di 1.750 MW di potenza, che rappresentano i due più grandi contratti di energia solare del mondo. Complessivamente, questi contratti richiedono fino a 70.000 unità di propulsori solari.

ENGLISH

Sandia National Laboratories and Stirling

 Energy Systems have set a new solar-to-grid

 system conversion efficiency record.

On a perfect New Mexico winter day - with the sky almost 10 per cent brighter than usual - Sandia National Laboratories and Stirling Energy Systems (SES) set a new solar-to-grid system conversion efficiency record by achieving a 31.25 per cent net efficiency rate.

The old 1984 record of 29.4 per cent was toppled on January 31 on SES’s 'Serial 3' solar dish Stirling system at Sandia’s National Solar Thermal Test Facility.

The conversion efficiency is calculated by measuring the net energy delivered to the grid and dividing it by the solar energy hitting the dish mirrors. Auxiliary loads, such as water pumps, computers and tracking motors, are accounted for in the net power measurement.

Serial 3 was erected in May 2005 as part of a prototype six-dish model power plant at the Solar Thermal Test Facility that produces up to150kW of grid-ready electrical power during the day. Each dish unit consists of 82 mirrors formed in a dish shape to focus the light to an intense beam.

The solar dish generates electricity by focusing the sun’s rays onto a receiver, which transmits the heat energy to a Stirling engine. The engine is a sealed system filled with hydrogen. As the gas heats and cools, its pressure rises and falls. The change in pressure drives the pistons inside the engine, producing mechanical power, which in turn drives a generator and makes electricity.

Lead Sandia project engineer Chuck Andraka said that several technical advancements to the systems made jointly by SES and Sandia led to the record-breaking efficiency.

The first and probably most important advancement was improved optics. The Stirling dishes are made with a low iron glass with a silver backing that make them highly reflective - focusing as much as 94 per cent of the incident sunlight to the engine package, where prior efforts reflected about 91 per cent. The mirror facets, patented by Sandia and Paneltec of Lafayette, Colorado, are highly accurate and have minimal imperfections in shape.

Other advancements were a new, more effective radiator that also costs less to build and a new high-efficiency generator.

While all the enhancements led to a better system, one aspect made it happen on a beautiful New Mexico winter day - the weather. The temperature, which hovered around freezing, allowed the cold portion of the engine to operate at about 23oC, and the brightness meant that more energy was produced.

The test ran for two and a half hours, and a 60 minute running average was used to evaluate the power and efficiency data, in order to eliminate transient effects. During the testing phase, the system produced 26.75kW net electrical power.

Osborn said that SES is working to commercialise the system and has signed power purchase agreements with two major Southern California utilities (Southern California Edison and San Diego Gas & Electric) for up to 1,750MW of power, representing the world’s two largest solar power contracts. Collectively, these contracts require up to 70,000 solar dish engine units.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/solar-record-1