Archimede concentrated solar power plant dynamic simulation : control systems, heat transfer fluids and thermal energy storage

During the last two decades there have been many efforts towards the detoxification of the modern societies from fossil fuels. Stricter environmental polices have been applied and alternative sources of energy have been examined and introduced in our everyday lives. One of these sources is the sun, which provides enormous amounts of energy to the earth. A way to take advantage and harvest a part of this energy is through the Concentrated Solar Power. It is nowadays a really mature and promising technology. In this thesis work the specific case of the Archimede concentrating solar power plant located in Sicily, Italy is investigated. Due to the discontinuous nature of solar energy, the present thesis focuses on the dynamic simulation of the plant in order to find a reasonable control system for the plant and characterize its performance. In addition, some operational and structural changes are made to the plant. A new Heat Transfer Fluid is introduced and tested through dynamic simulations. Also, the case of the two-tank indirect thermal energy storage with a new control system is investigated for the specific plant. The goal is to produce results for the different configurations that will be compared in order to get some useful conclusions regarding the general function of the different Heat Transfer Fluids and Thermal Energy Storage systems used.

Negli ultimi due decenni, ci sono stati molti sforzi verso la disintossicazione delle società moderne da combustibili fossili. Sono state applicate politiche ambientali più rigorose e fonti alternative di energia sono state esaminate e introdotte nella nostra vita quotidiana. Una di quelle fonti è il sole, che fornisce enormi quantità di energia alla terra. Un modo per approfittare e raccogliere una parte di questa energia è via la Energia Solare Concentrata. È al giorno d’oggi una tecnologia matura e promettente. In questa tesi, il caso specifico del impianto di Energia Solare Concentrata Archimede in Sicilia è ricercato. A cause della natura discontinua di energia solare, la tesi si concentra su la simulazione dinamica del impianto in modo da trovare un sistema di controllo ragionevole e valutare la sua prestazione. Inoltre, alcuni cambiamenti strutturali e operativi sono state apportati. Un nuovo Fluido Termovettore è stato introdotto e testato con simulazioni dinamiche. Il accumulo di energia termica a due serbatoi indiretti con un nuovo sistema di controllo è valutato per l’impianto. L'obiettivo è produrre risultati per le diverse configurazioni che saranno confrontati per ottenere alcuni conclusioni utili per quanto riguarda la funzione generale dei Fluidi Termovettori e dei Sistemi di Accumulo.