In quale forma i sistemi di massa termica immagazzinano l' energia solare?
doc-14782
I sistemi termici di massa possono immagazzinare l' energia solare sotto forma di calore a temperature domestiche utili per durazioni giornaliere o interstagionali. I sistemi di accumulo termico generalmente utilizzano materiali facilmente reperibili con elevate capacità termiche specifiche come acqua, terra e pietra. Sistemi ben progettati possono ridurre la domanda di picco, spostare il tempo di utilizzo al di fuori delle ore di punta e ridurre il fabbisogno complessivo di riscaldamento e raffreddamento.
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doc-14761
La massa termica è qualsiasi materiale che può essere utilizzato per immagazzinare il calore dal Sole nel caso di energia solare. I materiali comuni di massa termica includono pietra, cemento e acqua. Storicamente sono stati utilizzati in climi aridi o in regioni temperate calde per mantenere gli edifici freschi assorbendo l' energia solare durante il giorno e irradiando calore immagazzinato nell' atmosfera più fredda di notte. Tuttavia, possono essere utilizzati anche in zone fredde e temperate per mantenere il calore. Le dimensioni e il posizionamento della massa termica dipendono da diversi fattori come il clima, l' illuminazione diurna e le condizioni di ombreggiamento. Se correttamente incorporata, la massa termica mantiene le temperature degli spazi in un range confortevole e riduce la necessità di apparecchiature ausiliarie di riscaldamento e raffreddamento.
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doc-14765
Tecnologie di concentrazione solare come paraboliche, catarifrangenti e riflettori Scheffler possono fornire calore di processo per applicazioni commerciali e industriali. Il primo sistema commerciale è stato il Solar Total Energy Project (STEP) a Shenandoah, Georgia, USA, dove un campo di 114 stoviglie paraboliche forniva il 50% del riscaldamento di processo, dell' aria condizionata e del fabbisogno elettrico di una fabbrica di abbigliamento. Questo sistema di cogenerazione, collegato alla rete elettrica, forniva 400 kW di elettricità più energia termica sotto forma di vapore da 401 kW e acqua refrigerata da 468 kW, ed aveva un accumulo termico di un' ora di carico massimo. I bacini di evaporazione sono piscine poco profonde che concentrano i solidi disciolti attraverso l' evaporazione. L' utilizzo di stagni evaporativi per ottenere sale dall' acqua di mare è una delle più antiche applicazioni dell' energia solare. Gli usi moderni comprendono la concentrazione di soluzioni saline utilizzate nell' estrazione di percolato e la rimozione dei solidi disciolti dai flussi di rifiuti. Le linee di abbigliamento, gli indumenti e le rastrelliere asciugano i capi attraverso l' evaporazione del vento e della luce solare senza consumare elettricità o gas. In alcuni stati della legislazione statunitense protegge il "diritto di asciugare" i vestiti. I collettori traspiranti non smaltati (UTC) sono pareti forate rivolte verso il sole utilizzate per preriscaldare l' aria di ventilazione. Gli UTC possono aumentare la temperatura dell' aria in ingresso fino a 22 °C (40 °F) e fornire temperature di uscita di 45-60 °C (113-140 °F). Il breve periodo di ammortamento dei collettori traspiranti (da 3 a 12 anni) li rende un' alternativa più economica rispetto ai sistemi di raccolta vetrati. Nel 2003 sono stati installati in tutto il mondo oltre 80 sistemi con una superficie collettori combinata di 35.000 metri quadrati (380.000 piedi quadrati), tra cui un collettore di 860 m2 (9.300 piedi quadrati) in Costa Rica utilizzato per l' essiccazione dei chicchi di caffè e un collettore di 1.300 m2 (14.000 piedi quadrati) a Coimbatore, India, utilizzato per l' essiccazione delle calze.
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doc-14762
Un camino solare (o camino termico, in questo contesto) è un sistema passivo di ventilazione solare composto da un pozzo verticale che collega l' interno e l' esterno di un edificio. Mentre il camino si riscalda, l' aria all' interno viene riscaldata provocando un rinnovamento che tira aria attraverso l' edificio. Le prestazioni possono essere migliorate utilizzando vetrate e materiali di massa termica in modo da imitare le serre.
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doc-14773
Le caratteristiche comuni dell' architettura solare passiva sono l' orientamento rispetto al Sole, la proporzione compatta (un basso rapporto superficie/volume), l' ombreggiatura selettiva (sovrastante) e la massa termica. Quando queste caratteristiche sono adattate al clima e all' ambiente locale, possono produrre spazi ben illuminati che rimangono in un campo di temperatura confortevole. Socrate' Megaron House è un classico esempio di design solare passivo. Gli approcci più recenti alla progettazione solare utilizzano la modellazione computerizzata che lega insieme l' illuminazione solare, il riscaldamento e i sistemi di ventilazione in un pacchetto integrato di progettazione solare. Apparecchi solari attivi come pompe, ventilatori e finestre commutabili possono completare la progettazione passiva e migliorare le prestazioni del sistema.
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doc-14783
I materiali per il cambiamento di fase come la cera di paraffina e il sale Glauber sono un altro mezzo di accumulo termico. Questi materiali sono poco costosi, facilmente disponibili e possono fornire temperature domestiche utili (circa 64 °C o 147 °F). La "Dover House" (a Dover, Massachusetts) fu il primo impianto di riscaldamento al sale di Glauber, nel 1948. L' energia solare può anche essere immagazzinata a temperature elevate utilizzando sali fusi. I sali sono un mezzo di accumulo efficace perché sono a basso costo, hanno un' elevata capacità termica specifica e sono in grado di fornire calore a temperature compatibili con i sistemi di alimentazione convenzionali. Il Solar Two ha utilizzato questo metodo di accumulo dell' energia, permettendogli di immagazzinare 1,44 terajoule (400.000 kWh) nel suo serbatoio da 68 metri cubi con un' efficienza di stoccaggio annuale di circa il 99%.
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doc-14755
Le tecniche solari attive utilizzano fotovoltaico, energia solare concentrata, collettori solari termici, pompe e ventilatori per convertire la luce solare in output utili. Le tecniche solari passive includono la selezione di materiali con proprietà termiche favorevoli, la progettazione di spazi che circolano naturalmente nell' aria e il riferimento alla posizione di un edificio rispetto al Sole. Le tecnologie solari attive aumentano l' offerta di energia e sono considerate tecnologie lato offerta, mentre le tecnologie solari passive riducono la necessità di risorse alternative e sono generalmente considerate tecnologie lato domanda.
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doc-14757
Shuman ha costruito la prima centrale solare termica del mondo a Maadi, in Egitto, tra il 1912 e il 1913. L' impianto di Shuman utilizzava i trogoli parabolici per alimentare un motore da 45-52 kilowatt (60-70 CV) che pompava oltre 22.000 litri (4.800 imp gal; 5.800 US gal) di acqua al minuto dal fiume Nilo ai campi adiacenti di cotone. Anche se lo scoppio della prima guerra mondiale e la scoperta del petrolio a buon mercato negli anni Trenta scoraggiò il progresso dell' energia solare, la visione di Shuman e il design di base furono resuscitati negli anni Settanta con una nuova ondata di interesse per l' energia solare termica. Nel 1916 Shuman è stato citato nei media per sostenere l' utilizzo dell' energia solare, dicendo: Maadi, Egitto.
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doc-14750
L' energia solare è la luce radiante e il calore proveniente dal sole sfruttato utilizzando una serie di tecnologie in continua evoluzione come il riscaldamento solare, fotovoltaico, energia solare termica, architettura solare e fotosintesi artificiale.
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doc-13713
Le centrali solari termiche includono la centrale di generazione di energia solare da 354 megawatt (MW) negli Stati Uniti, la Solnova Solar Power Station (Spagna, 150 MW), la centrale solare Andasol (Spagna, 100 MW), la Nevada Solar One (USA, 64 MW), la torre solare PS20 (Spagna, 20 MW) e la torre solare PS10 (Spagna, 11 MW). L' impianto Ivanpah Solar Power Facility da 370 MW, situato nel deserto del Mojave in California, è il più grande progetto di impianto solare termico attualmente in costruzione al mondo. Molti altri impianti sono in costruzione o in progetto, principalmente in Spagna e negli Stati Uniti. Nei paesi in via di sviluppo, sono stati approvati tre progetti della Banca Mondiale per centrali a gas turbina a ciclo combinato e solare solare integrato in Egitto, Messico e Marocco.
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doc-13701
Secondo una proiezione 2011 dell' Agenzia Internazionale per l' Energia, le centrali solari possono produrre la maggior parte dell' elettricità mondiale entro 50 anni, riducendo significativamente le emissioni di gas serra che danneggiano l' ambiente. L' IEA ha dichiarato:"Gli impianti fotovoltaici e solari termici possono soddisfare la maggior parte della domanda mondiale di energia elettrica entro il 2060 - e la metà di tutti i fabbisogni energetici - con impianti eolici, idroelettrici e a biomassa che forniscono gran parte della restante generazione". "L' energia solare fotovoltaica e concentrata insieme può diventare la principale fonte di energia elettrica".
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