NeMESi (Nuovo Mix Energetico Sostenibile – CTN02_00018_10016852), con un budget di 1,2 M€ in tre anni, è stato finanziato nell’Area di specializzazione Energia, nel settore tecnologie e sistemi ibridi per la produzione stoccaggio di energia da Fonte Energetica Rinnovabile (FER). Il progetto si pone l’obiettivo – in linea con il dominio tecnologico del CTN Energia incentrato sui processi energetici Fonte-Utilizzazione e coerentemente alle traiettorie tecnologiche e le azioni intese a sostenere e favorire lo sviluppo tecnologico nell’Area Energia delineate nel relativo Piano Triennale di Azione – di sviluppare conoscenze, competenze e soluzioni avanzate per contribuire alla definizione del nuovo modello energetico basato sulla generazione distribuita da FER e sullo sviluppo delle reti energetiche integrate, nonché di favorire il trasferimento tecnologico alla filiera produttiva nazionale dei risultati e prodotti della ricerca svolta.

Il progetto è finalizzato allo studio e sviluppo di soluzioni avanzate nel settore del solare a concentrazione e dell’ibridizzazione ed integrazione con altre fonti energetiche anche al fine di incrementare la flessibilità delle reti elettriche. In particolare, prevede la valutazione dei benefici derivanti dall’integrazione di impianti solari a concentrazione (CSP – Concentrated Solar Power) dotati di sistemi innovativi per lo stoccaggio termico, con impianti per la produzione di vapore ad uso industriale e per la generazione di energia elettrica, individuando e definendo nel contempo le configurazioni più convenienti ed i relativi parametri di ottimizzazione.

In questo contesto il progetto ha adottato come caso studio l’integrazione tra sistemi CSP con accumulo termico e sistemi di produzione energetica di tipo convenzionale, implementando le relative strategie di gestione ed ottimizzazione nell’ottica dell’espandibilità e replicabilità delle soluzioni investigate in applicazioni industriali su vasta scala.

I partner coinvolti nel progetto sono ENEA, Eni, GE Nuovo Pignone Tecnologie, RSE, CNR e EnSiEL (Consorzio Interuniversitario Nazionale per Energia, Sistemi e Impianti Elettrici), il quale per lo svolgimento delle attività di progetto si è avvalso dei consorziati Politecnico di Milano, Politecnico di Torino e Università di Palermo.

Il progetto si articola in cinque Obiettivi Realizzativi (OR), di Ricerca Industriale (RI) e Sviluppo Sperimentale (SS). Per ciascuna attività sono stati raggiunti le milestone prefissate ed i principali obiettivi/output di progetto nel rispetto delle tempistiche stabilite.

I principali output raggiunti da ciascun OR sono descritti brevemente di seguito.

• OR1. Sono state condotte una valutazione comparativa delle diverse tecnologie solari a concentrazione ed un’analisi socio-economica e geografica finalizzate a valutare l’applicabilità delle differenti tecnologie nell’area del Mediterraneo. E’ stato effettuato, inoltre, uno studio sperimentale sulle caratteristiche ottiche del prototipo di collettore parabolico realizzato da ENI, ed è stata eseguita un’analisi delle sue prestazioni energetiche e potenzialità applicative. Infine, si è realizzato lo studio dei componenti del circuito termico e delle loro interconnessioni mediante la modellazione numerica FEM con metodologie accoppiate termo-strutturale e CFD di collettori e campi solari parabolici.
• OR2. E’ stato effettuato lo studio dei sistemi di accumulo termico da integrare in sistemi solari a concentrazione, allo scopo di identificare soluzioni innovative e competitive dal punto di vista del rapporto prestazioni-costo rispetto a quelle tradizionali. Sono stati effettuati studi modellistici e sperimentali di nuovi mezzi di accumulo basati sull’utilizzo di sali addizionati da piccole quantità di nanoparticelle, e sono stati sviluppati e caratterizzati nuovi materiali cementizi come mezzo di accumulo termico per applicazioni caratterizzate da temperature operative superiori ai 300°C.
• OR3. E’ stato realizzato uno studio dell’integrazione di sistemi solari a concentrazione con accumulo termico in impianti per la produzione di vapore ad uso industriale. È stata, altresì, condotta una stima tecnico-economica dell’utilizzo del calore di scarto di una centrale solare per la dissalazione di acqua di mare cui sono seguiti uno studio termodinamico e la definizione di un layout di massima per l’integrazione dell’impianto solare con quello di dissalazione delle acque. Infine, sono stati selezionati tre casi studio in Italia e nell’area mediterranea in ambito industriale ritenuti d’interesse per la tecnologia CSP e sono state definite soluzioni di integrazione di impianti CSP con altre fonti programmabili adottabili localmente conducendone lo studio di prefattibilità.
• OR4. E’ stata analizzata l’ibridizzazione di sistemi termici a concentrazione con accumulo termico e la loro integrazione in impianti per la produzione di energia elettrica, al fine di valutare i campi applicativi più convenienti e definire le tecnologie e gli schemi impiantistici adottabili a seconda del contesto.
• OR5. Sono state messe a punto opportune procedure e linee guida volte all’ottimizzazione dei sistemi nel loro complesso, considerando, nel caso di quelli che producono energia elettrica, anche la loro interazione con la rete elettrica.