Laboratorio di solare termico

Descrizione

Il laboratorio di solare termico si occupa di caratterizzare, da un punto di vista sperimentale, collettori solari termici. Nel corso degli anni, sono stati eseguiti test sperimentali su collettori parabolici assiali (PTC, Parabolic Trough Collector) facendo riferimento alla normativa ANSI/ASHRAE 93-2010.

Figura 1 – Prototipo di PTC UNIVPM.01

Figura 2 – Prototipo di PTC UNIVPM.02

Attualmente, la ricerca è incentrata sulla determinazione delle performance di forni solari, sistemi termodinamici che convertono l’energia solare in energia termica da sfruttare per il riscaldamento e la cottura di cibo.

I forni solari possono essere classificati in base al tipo di concentrazione della radiazione solare realizzabile:

• forni a scatola, con o senza specchi riflettenti;
• forni a concentrazione, come quelli parabolici.

Figura 3 – Forno solare a scatola con uno specchio riflettente

Figura 4 – Forno solare a concentrazione

Attrezzature

Nel laboratorio sono attualmente in fase di test tre forni solari a scatola:

1. un forno ad elevato rapporto di concentrazione;
2. un forno a medio rapporto di concentrazione;
3. un forno low-cost con uno specchio riflettente.

Figura 5 – Prototipo di forno solare ad elevato rapporto di concentrazione

Figura 6 – Prototipo di forno a scatola low-cost

Le misurazioni sperimentali vengono effettuate attraverso un banco prova che prevede l’utilizzo di:

• sensori di temperatura (termocoppie) per misurare la temperatura in diversi punti del forno, del carico in esso inserito e dell’ambiente;
• pireliometri per la rilevazione della radiazione solare diretta.

Figura 7 – Pireliometri utilizzati nel setup sperimentale

I sensori sono connessi ad un data-logger che consente l’acquisizione dei dati e la loro lettura in tempo reale.

Figura 8 – Diagramma a blocchi del sistema di acquisizione

Attività

La caratterizzazione dei forni solari è effettuata conducendo test outdoor sul terrazzo del DIISM. Le prove prevedono sia test a vuoto che test a carico. Le prove a vuoto servono a determinare la temperatura massima raggiungibile dal forno solare. Le prove a carico, invece, sono solitamente condotte con acqua (o altri fluidi) e consentono di ricavare i tempi di ebollizione specifici/caratteristici, la potenza di cottura, l’efficienza ottica e termica del forno.

Figura 9 – Risultati delle prove sperimentali effettuate con acqua

Sono inoltre in corso di svolgimento prove con accumuli termici a base di materiali a cambiamento di fase (PCM, Phase Change Material) che, sfruttando il calore latente di miscele di sali nitriti/nitrati (sali solari), permettono l’utilizzo di forni solari anche in assenza/intermittenza della radiazione solare.

Figura 10 – Accumulo termico a base di sali solari

Responsabile

Prof. Giovanni Di Nicola – Tel: +39 071 2204277 – g.dinicola@univpm.it