Raccolta di Tecnologie e competenze ENEA
SOLTECA e ATES: impianti prototipali per la caratterizzazione energetica di materiali di accumulo termico a medio-alta temperatura
Impianti ATES (sinistra) e Solteca3 con moduli di accumulo accoppiati (destra)
Settori applicativi
Problema da risolvere
Gli impianti in questione risolvono il problema della circolazione, riscaldamento e raffreddamento di un fluido termico da inserire esternamente o internamente a dei moduli di accumulo termico per caricarli o scaricarli termicamente. Le numerose termocoppie che si possono applicare ai moduli o ai campioni, unite alla possibilità di diverse modalità di circolazione per mezzo di valvole con attuatore elettrico e flussimetri, nonché della registrazione e del controllo dei dati da esaminare consentono un'efficace caratterizzazione termica del mezzo sotto sperimentazione.
Descrizione
Solteca e ATES sono due apparecchiature di dimensioni diverse. Per quanto riguarda Solteca3, sono presenti due circuiti indipendenti: olio e aria di raffreddamento. Il primo fornisce calore al modulo di accumulo; il secondo, invece, consente di estrarre calore da esso. Il circuito utilizza come HTF, un olio diatermico, con una temperatura massima di 330°C. Ci sono scambiatori di calore e tutti i componenti del circuito necessari per caratterizzare il modulo di accumulo. Il range operativo della portata in massa è compreso tra 0 e 1500 kg/h. Uno scambiatore di calore elettrico (25 kWth) riscalda il flusso di olio alla temperatura target dell'ingresso di accumulo, mentre un air-cooler raffredda l'olio all'uscita del modulo di accumulo. Nel circuito dell'olio, 4 elettrovalvole consentono di impostarne la circolazione, in base alle diverse fasi di esercizio: riscaldamento, raffreddamento dell'olio, carica e scarica del modulo TES. Durante la carica, l'olio, lasciando il serbatoio di buffer, viene inviato allo scambiatore di calore, dove viene riscaldato, e poi inviato al modulo di accumulo. L'olio, circolando all'interno dello scambiatore del modulo, trasferisce energia al mezzo di accumulo (ad esempio calcestruzzo o PCM), e poi è di nuovo ricircolato. Nella fase di scarica, l'energia termica immagazzinata è rilasciata all'olio: la direzione della circolazione dell'olio nel modulo si può invertire e il modulo è raffreddato attraverso il refrigeratore. L'impianto ha 4 elettrovalvole, 6 valvole manuali, un misuratore di portata Coriolis, una pompa magnetica e circa 40 termocoppie. ATES è simile ma più piccolo; la circolazione, il riscaldamento e il raffreddamento del fluido termico sono eseguiti da un circolatore commerciale da 3 kW. Il riscaldamento può essere eseguito anche per effetto Joule, il misuratore di portata è un rotametro e la modulazione del fluido, diversamente da Solteca3, non è consentita. Il controllo di entrambi gli impianti può essere anche da remoto.
Aspetti innovativi e vantaggi
- I due sistemi sono stati realizzati all'interno del Centro di Ricerca per specifiche esigenze di caratterizzazione della ricerca sull'accumulo termico e utilizzano, nella maggior parte dei casi, componenti progettati appositamente.
- Presenza di un sistema di riscaldamento tramite effetto Joule per modulare il riscaldamento su apposito scambiatore.
Possibili applicazioni
- Caricamento di moduli di accumulo termico di vario tipo per mezzo di fluido termico (fino a 320°C) e/o di corrente elettrica tramite effetto Joule (fino a 600°C).
- Caricamento e scaricamento di elementi di accumulo termico costituiti da capsule contenenti materiali a cambiamento di fase, per mezzo di fluido termico passante esternamente ad essi fino a 320°C.
- Caricamento e scaricamento di moduli di accumulo termico di tipo cementizio, a cambiamento di fase o combinazione di essi fino a 320°C.
Gruppo di ricerca coinvolto
Data di aggiornamento
21-05-2026
Non hai trovato quello che cerchi o vuoi ulteriori informazioni ?
