Co-generation and innovative heat storage systems in small-medium CSP plants for distributed energy production

Giaconia, Alberto; Montagnino, Fabio Maria; Paredes, Filippo; Donato, Filippo; Caputo, Giampaolo; Mazzei, D

doi:10.1063/1.4984476

Cited by 4 publications

(4 citation statements)

References 0 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…The molten salt commonly used in CSP plants consists of a binary mixture of sodium and potassium nitrates (NaNO 3 /KNO 3 , 60/40%w), namely the "solar salt", with typical operation range from 290 • C up to 565 • C [11][12][13]. Alternative molten salt mixtures have also been proposed, characterized by lower freezing temperatures to facilitate plant operation, such as the ternary mixture where calcium nitrate is added, i.e., the NaNO 3 /KNO 3 /Ca(NO 3 ) 2 mixture (15/43/42%w), also called Hitec XL ® , with typical operation range from 200 • C up to 425 • C [13,14].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…It is noteworthy that, besides power production in CSP systems, the hybridization of concentrating solar systems with a MSH is also useful when process heat is supplied to industrial processes that require steady and stable heat supply. This is the case, for example, of the solar steam reforming [15][16][17] and of the hydrothermal conversion of biomass driven with solar heat [14,18].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Hybridization of CSP Plants: Characterization of a Molten Salt Heater for Binary and Ternary Nitrate Salt Mixtures Fueled with Gas/Biogas Heaters

Giaconia¹,

Balog²,

Caputo³

2021

Energies

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Hybridization of CSP plants with alternative energy sources (fuels) represents a means to improve flexibility of operation, power dispatchability and utilization factor of the plant. New generation CSP plants make use of molten salts as Heat Transfer Fluid (HTF) besides Thermal Energy Storage (TES) medium. Therefore, proper interfaces should be developed to effectively transfer the heat from the back-up source to the molten salt. This paper presents the results obtained in the experimental validation of an innovative gas-fueled Molten Salt Heater (MSH) prototype. The objective of this research is to validate the MSH design, where the specific properties of molten salts (compared to other HTFs, e.g., thermal oils) have to be taken into account. The developed reduced-scale MSH (90 kW thermal) consists of a heat exchanger with the molten salt flowing inside finned tubes cross-flowed with the hot flue gas generated in an upstream combustion chamber. LPG or a biogas-like mixture has been used as gas fuel. Experimental results have been obtained with two different molten salt mixtures: the “solar salt” binary mixture (NaNO3/KNO3, 60/40%w) typically used in CSP applications (up to 565 °C) and the ternary mixture known as Hitec XL® containing sodium/potassium/calcium nitrates (NaNO3/KNO3/Ca(NO3)2, 15/43/42%w) characterized by lower freezing temperatures. Experimental tests have been carried out changing some operative parameters like the flow rate of the molten salt (0.45–0.94 kg/s), the inlet temperatures of the molten salt (303–445 °C) and of the hot gas (596–632 °C). For both molten salt mixtures, it was demonstrated that heat transfer correlations based on the Dittus-Boelter equation allow to predict experimental results with <10% deviation between experimental and theoretical values of the heat transfer coefficient.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Hybridization of CSP Plants: Characterization of a Molten Salt Heater for Binary and Ternary Nitrate Salt Mixtures Fueled with Gas/Biogas Heaters

Giaconia¹,

Balog²,

Caputo³

2021

Energies

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Eventually, the produced thermal energy is collected at about 270°C and is stored inside a storage tank which can (i) either heat buildings directly or (ii) serve chillers for thermal energy transformation into cooling energy. Moreover, the system can be connected to an Organic Rankine Cycle (ORC) unit so as to produce electricity [215].…”

Section: Input Parametersmentioning

confidence: 99%

“…Figure 38: General plan of the solar field in Palermo with three parallel rows of linear fresnel collectors[215] The data are measured per five seconds and include the following:…”

mentioning

confidence: 99%

Integrated and smart design for buildings and communities

Μαυριγιαννάκη¹

View full text Add to dashboard Cite

Η ιδέα της μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης βρίσκεται στο επίκεντρο των στόχων για εξοικονόμηση ενέργειας και μείωση εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα στο δομημένο περιβάλλον. Η διεύρυνση εφαρμογής της ιδέας πέρα από την κλίμακα του κτηρίου δύναται να ξεπεράσει τους περιορισμούς που έχουν μεμονωμένα κτήρια στην επίτευξη μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης και σχετίζονται με τη χρήση, το μέγεθος, τη διαθεσιμότητα επιτόπιας ανανεώσιμης ενέργειας και το κόστος.Ο σχεδιασμός κτηρίων υπόκειται μια μεταβολή αντίληψης με την εμφάνιση της έννοιας του Ολοκληρωμένου Σχεδιασμού. Ο Ολοκληρωμένος Σχεδιασμός προϋποθέτει τη συμμετοχή πολλών και ποικίλων ειδικοτήτων από την αρχή του έργου και επίσης ακολουθεί πορεία ανατροφοδότησης ανάμεσα στα στάδια εξέλιξής του. Για το σχεδιασμό και τη λειτουργία κτηρίων και κοινοτήτων μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης, η μέτρηση και επαλήθευση της ενεργειακής τους συμπεριφοράς αναγνωρίζεται ως κρίσιμη διαδικασία. Ως αποτέλεσμα, πληθώρα δεδομένων γίνονται διαθέσιμα μέσω μετρητών και αισθητήρων που διαμορφώνουν ένα διασυνδεδεμένο δίκτυο γνώσης. Ο συνδυασμός της γνώσης που προσφέρουν τα δεδομένα με τη δύναμη της τεχνητής νοημοσύνης, οδηγεί στη δημιουργία του έξυπνου δομημένου περιβάλλοντος.Στην τρέχουσα βιβλιογραφία, οι κοινότητες μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης προσεγγίζονται κυρίως θεωρητικά και απουσιάζει η εμπειρία εφαρμοσμένων περιπτώσεων. Η παρούσα εργασία συμβάλλει παρουσιάζοντας την ολοκληρωμένη προσέγγιση που έχει εφαρμοστεί σε τέσσερις πιλοτικές γειτονιές μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης, καθώς και τα διδάγματα της εφαρμογής. Η εμπειρία που αποκτήθηκε από την ολοκληρωμένη προσέγγιση στο σχεδιασμό, κατασκευή και μέτρηση των πιλοτικών γειτονιών ανέδειξε δύο κύρια ζητήματα: 1) Εξωτερικά εμπόδια που προκύπτουν από τον αστικό σχεδιασμό και τη νομοθεσία και 2) τις προκλήσεις διαχείρισης και ενσωμάτωσης των προσδοκιών και των απαιτήσεων των μελών της ομάδας.Για να ξεπεραστούν αυτά τα εμπόδια διασφαλίζοντας παράλληλα τα οφέλη της προσέγγισης, η διαχείριση τέτοιων έργων πρέπει να επικεντρωθεί εξαρχής στην καθιέρωση μιας δομής διαχείρισης έργου που θα διασφαλίζει το συντονισμό και την ενσωμάτωση όλων των ενδιαφερόμενων μελών. Η χρήση ενός τυποποιημένου πρωτοκόλλου συνεργασίας που υιοθετείται από το προκαταρκτικό στάδιο σχεδιασμού, μπορεί να διευκολύνει μελλοντικά έργα. Επιπλέον, χρειάζεται η επικαιροποίηση της νομοθεσίας και των κανονισμών προς τη διευκόλυνση της υλοποίησης έργων που αφορούν κοινότητες μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης.Προς το παρόν, είναι περιορισμένη η εφαρμογή ενδελεχών διαδικασιών μέτρησης και επαλήθευσης κατά το σχεδιασμό, την παράδοση και τη λειτουργία κατοικιών και κοινοτήτων μηδενικής ενέργειας. Εστιάζοντας στο πλαίσιο μέτρησης και επαλήθευσης που έχει σχεδιαστεί και εφαρμοστεί στις τέσσερις πιλοτικές γειτονιές, έχει ενσωματώσει οδηγίες από τα υπάρχοντα πρωτόκολλα, συνδέεται με τις φάσεις ανάπτυξης του έργου και συμπληρώνεται με τα διδάγματα που αντλήθηκαν μέσω της εφαρμογής. Το τελικό πλαίσιο καταδεικνύει ότι η μέτρηση και επαλήθευση δεν συνδέονται αυστηρά με τη φάση λειτουργίας του έργου αλλά αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της διαχείρισης και ανάπτυξης του έργου, συνοδευόμενο από έλεγχο ποιότητας σε κάθε βήμα. Το προτεινόμενο πλαίσιο μπορεί να είναι χρήσιμο για τους Υπεύθυνους Διαχείρισης έργων για την ενσωμάτωση των διαδικασιών μέτρησης και επαλήθευσης στη διαχείριση του έργου καθώς και την εναρμόνιση των διαδικασιών με τα στάδια ανάπτυξης του έργου σε μια ολοκληρωμένη διαδικασία σχεδιασμού και εκτέλεσης έργου.Τα δεδομένα μετρηθείσας ενεργειακής απόδοσης που έχουν ληφθεί από το πρώτο έτος μέτρησης και επαλήθευσης μιας πιλοτικής γειτονιάς μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης δείχνουν ότι οι έχουν επιτευχθεί οι στόχοι για παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας τουλάχιστον 50 kWh/m2/έτος σε επίπεδο γειτονιάς και μέγιστο 20 kWh/m2/έτος καθαρής ρυθμιζόμενης κατανάλωσης ενέργειας σε επίπεδο κτηρίου. Αυτά τα αποτελέσματα έχουν προκύψει μέσω μιας ολοκληρωμένης προσέγγισης για το σχεδιασμό, την κατασκευή και την παρακολούθηση της γειτονιάς, με κόστος επένδυσης 24% χαμηλότερο από το κόστος επένδυσης για ένα μεμονωμένο κτίριο μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης παρόμοιας απόδοσης. Ωστόσο, έχει εντοπιστεί και μια μη αμελητέα απόκλιση απόδοσης που προκαλείται από τους κατοίκους. Εξετάζοντας τη συνολική κατανάλωση και την παραγωγή των φωτοβολταϊκών της πιλοτικής γειτονιάς, τους πρώτους πέντε μήνες παρακολούθησης έχει επιτευχθεί θετική ισορροπία. Συνολικά, η γειτονιά έχει επιτύχει ένα θετικό ενεργειακό ισοζύγιο σε ετήσια βάση για τις ρυθμιζόμενες ενεργειακές της ανάγκες. Οι τεχνολογίες παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας είναι απαραίτητες για τις κοινότητες μηδενικής ενέργειας, αλλά συχνά η παραγωγή δεν συμβαδίζει με τη ζήτηση. Η πρόβλεψη επιτρέπει το σχεδιασμό και την εφαρμογή προγραμμάτων διαχείρισης ανάλογα με την αναμενόμενη παραγωγή, βοηθώντας έτσι στην αποτελεσματικότερη και έξυπνη λειτουργία. Η ανάπτυξη τεχνητών νευρωνικών δικτύων έχει αποδειχθεί αποτελεσματική για την πρόβλεψη της παραγωγής 24 ώρες μπροστά.Κοινό σημείο αναφοράς για όλα τα θέματα είναι ο ρόλος των χρηστών. Οι χρήστες χρειάζεται να συμμετέχουν ως ενδιαφερόμενα μέρη σε μια ολοκληρωμένη διαδικασία σχεδιασμού και παράδοσης έργου. Η κατανόηση των αναγκών, των προσδοκιών και της συμπεριφοράς τους είναι ουσιαστικής σημασίας για τον αποτελεσματικό σχεδιασμό, αξιολόγηση και διαχείριση μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης και έξυπνων κτηρίων ή κοινοτήτων.

show abstract

Dryout quality prediction in helical coils based on non-uniform liquid film thickness distribution: A model study

Yang

Gao

et al. 2023

Applied Thermal Engineering

View full text Add to dashboard Cite

Co-generation and innovative heat storage systems in small-medium CSP plants for distributed energy production

Cited by 4 publications

References 0 publications

Hybridization of CSP Plants: Characterization of a Molten Salt Heater for Binary and Ternary Nitrate Salt Mixtures Fueled with Gas/Biogas Heaters

Hybridization of CSP Plants: Characterization of a Molten Salt Heater for Binary and Ternary Nitrate Salt Mixtures Fueled with Gas/Biogas Heaters

Integrated and smart design for buildings and communities

Dryout quality prediction in helical coils based on non-uniform liquid film thickness distribution: A model study

Contact Info

Product

Resources

About