A techno-economic comparison of a micro gas turbine and a Stirling engine for solar dish application

This thesis has the purpose to elaborate a possible technology as an alternative to the solar dish/Stirling system in electricity generation. This kind of application represents one of the concentrated solar technologies that shows a positive trend of growth especially in China and USA. It has a good chance of development for off-grid generation too, despite the solar dish/Stirling shows some weak points: slow adaption on the power demand, long warm-up period, low efficiency in hybrid generation and high costs. A possible solution to those problems could be exploiting a 25 kWel micro gas-turbine equipped with solar receiver that replaces the Stirling engine. The obtained results through a simplified analysis are promising. Despite the environmental performance is compromised by a significant use of fuel, the solar dish/MGT system would allow a more constant electricity generation and a lower cost of technology compared to the actual costs of the Stirling.

La seguente tesi ha lo scopo di elaborare un’alternativa al sistema solar dish/Stirling per la generazione elettrica. Questo sistema rappresenta una delle tecnologie a concentrazione solare che mostra un trend di crescita positivo specialmente nel mercato cinese e americano. Presenta inoltre possibilità di applicazione per la generazione off-grid. Tuttavia bisogna tenere conto anche della sua debole capacità a soddisfare la domanda, lunghi transitori, basse efficienze in generazione ibrida e costi elevati. Una possibile soluzione a questi problemi potrebbe essere la sostituzione del motore Stirling con una microturbina a gas di pari potenza (25 kWel) dotata di ricevitore solare. I risultati ottenuti attraverso un’analisi semplificata sono promettenti. Nonostante le performance ambientali siano compromesse da un uso significativo di combustibile il sistema solar dish/MGT assicurerebbe una maggior costanza nella generazione elettrica ed un costo inferiore della tecnologia se confrontati con i costi attuali del motore Stirling.