Analisi di un concentratore solare ad aria di tipo parabolico : il caso Geico Taikisha

The work presented in this paper tries to provide a detailed overview of an experimental parabolic trough plant installed at Geico Taikisha Spa, in Cinisello Balsamo. In the first phase of the study, a mathematical model was implemented so that it could represent a useful tool for the company to predict the performance of the recently introduced system. The initial idea was to compare the results obtained from this model with real data taken from the plant itself. However, as some complications related to the installation of sensors for plant monitoring arose, the model was validated with data taken from literature. In the second part, a set of characteristic maps was defined to represent the winter functioning of the system in relation to different environmental conditions. The significant aspects of these representations were therefore discussed also in relation to the strategies and operating conditions adopted. Then, these characteristic maps have been used – in the third part of this thesis – to simulate the contribution that the CSP could provide to a pre-existing heating plant in its space heating purposes. Four configurations were defined for the management of this unit: the first two were representative of traditional cases or situations preceding the introduction of the parabolic trough plant, the third representative of the current case and the fourth to provide a high energy efficiency management alternative. The models were used to conduct some real operating simulations in response to certain load profiles and external environmental conditions. After that, the most convenient management strategies for the thermal power plant were investigated. Finally, the results obtained and some possible future developments were discussed.

Il lavoro presentato in queste pagine cerca di fornire una panoramica dettagliata dell’impianto parabolic trough sperimentale installato presso l’azienda Geico Taikisha Spa di Cinisello Balsamo. Nella prima fase dello studio, si è provveduto a implementare un modello matematico che potesse essere uno strumento utile all’azienda per prevedere le prestazioni del sistema recentemente introdotto. L’idea di partenza era quella di confrontare i risultati ottenuti da tale modello con i dati reali misurati sull’impianto stesso. Tuttavia, essendo sorte alcune complicazioni relative all’istallazione della sensoristica per il monitoraggio dell’impianto, si è provveduto a validare il modello creato con quanto presente in letteratura. Nella seconda parte, si sono definite una serie di mappe caratteristiche per rappresentare il funzionamento invernale del sistema in relazione a diverse condizioni ambientali. Si sono perciò discussi gli aspetti significativi di tali rappresentazioni anche in relazione alle strategie e alle condizioni operative adottate. Le mappe caratteristiche realizzate sono state utilizzate – nella terza parte di questa tesi – per simulare l’apporto conferibile dal sistema solare termico alla preesistente centrale termica nelle sue finalità di riscaldamento ambiente. Si sono definite quattro configurazioni per la gestione di tale unità: le prime due rappresentative di casi tradizionali o precedenti all’introduzione del solare, la terza rappresentativa del caso attuale e la quarta per fornire un’alternativa di gestione ad elevata efficienza energetica. I modelli così realizzati sono stati usati per condurre alcune simulazioni di funzionamento reale in risposta a determinati profili di carico e condizioni ambientali esterne. Dopodiché, si sono indagate le strategie di gestione più convenienti per la centrale termica. Infine, si sono discussi i risultati ottenuti e i possibili sviluppi futuri.