Sistemi a concentrazione solare
STEM® - Solar Thermo-Electric Magaldi

L’energia irradiata dal Sole in un solo secondo è sufficiente per soddisfare il nostro fabbisogno per mezzo miliardo di anni.

STEM®-CSP è la tecnologia innovativa di energy storage termico sviluppata e consolidata da Magaldi negli ultimi anni, e in grado di ricoprire un ruolo fondamentale nel processo globale di decarbonizzazione. STEM® -Solare Termo Elettrico Magaldi - è una tecnologia “disruptive” nel settore del Solare a Concentrazione (CSP) che ha raccolto la sfida di progettare e realizzare un sistema semplice e completamente “green”.

Un modulo STEM®-CSP è composto da:
La radiazione solare, catturata dagli eliostati e concentrata su un riflettore secondario, viene diretta nel ricevitore centrale contenente un letto fluidizzato di sabbia, all’interno del quale sono presenti gli scambiatori di calore per la generazione di vapore.

• campo eliostati
• riflettore secondario
• ricevitore solare integrato
• sistema di fluidizzazione ad aria
• sistema di automazione e controllo.

Il letto fluidizzato, per le sue proprietà, consente di:
Il valore aggiunto della tecnologia STEM®-CSP si riassume nei seguenti tratti distintivi:
Nella configurazione base, un solo modulo da 1000 tonnellate di sabbia può contenere fino a 80 MWh di energia termica tra 620 e 350 °C.

• avere capacità uniche di assorbire notevoli flussi di energia solare e rapidamente variabili, con affidabilità e sicurezza intrinseca;
• assicurare elevata diffusività termica nel mezzo di accumulo, con temperature di esercizio più alte di quelle attualmente disponibili in altre tecnologie CSP;
• trasferire in maniera efficace l’energia termica agli scambiatori di calore immersi nel letto fluido per l’accumulo dell’energia.

• il ricevitore solare, l’accumulo di energia termica e il trasferimento di calore al vapore sono integrati in un unico modulo che contiene un letto fluidizzato di particelle solide e ha la funzione di catturare l’energia solare, stoccare l’energia termica (sotto forma di calore sensibile delle particelle solide) e trasferire l’energia termica al vapore;
• il sistema ottico è costituito da specchi primari (eliostati) e secondari (beam-down), per consentire la sistemazione del ricevitore al suolo, a vantaggio della facilità di ispezione e manutenzione;
• il sistema è modulare e “scalabile”, e può essere costituito da più moduli standard al fine di generare la quantità di vapore alle condizioni di temperatura e pressione desiderate.
• i moduli sono stati progettati per garantire accumulo termico di lunga durata.

L’integrazione di diverse funzioni in un singolo ricevitore e l’utilizzo di materiali naturali ed economici (sabbia e aria) per il letto fluido, permettono di ottenere una tecnologia CSP semplice e competitiva. In questa ottica, STEM®-CSP è stato progettato con particolare attenzione all’ambiente utilizzando materiali facilmente reperibili sul mercato, completamente riciclabili, eco-compatibili, semplici ed altamente affidabili nel tempo.

STEM® è in grado di offrire elettricità, vapore ad alta temperatura e accumulo termico per lunghi periodi, fornendo su richiesta energia pulita usi civili ed industriali e, grazie alla capacità di stoccaggio, può essere utilizzata anche in assenza di irraggiamento diretto, dopo il tramonto o durante periodi nuvolosi, offrendo in tal modo disponibilità di energia quando richiesto.

I moduli STEM®-CSP, assemblati in un unico sistema, possono essere gestiti in serie o in parallelo, permettendo la generazione di energia flessibile, affidabile e adattabile alle caratteristiche richieste. È possibile aggiungere più moduli in un sistema, o più sistemi nella stessa area, per soddisfare la crescente domanda di energia.

STEM®-CSP è un Sistema altamente flessibile per la generazione di energia termica che può essere acceso e spento quando necessario senza alcun vincolo tecnico o climatico. Le sue caratteristiche ne fanno una soluzione ottimale per fornire elettricità, vapore o aria calda, sia per usi industriali sia residenziali, specialmente in Paesi con un elevato grado di insolazione (DNI).

STEM®-CSP può accrescere la flessibilità di un qualsiasi sistema, anche pre-esistente, di produzione di energia e ottimizzarne le performance attraverso la combinazione (ibridizzazione) con il surplus di energia derivante da altre fonti non programmabili presenti in loco (ad es. fotovoltaico ed eolico).

Il primo modulo STEM-CSP è stato realizzato presso il Polo Energetico Integrato di A2A Energie Future a San Filippo del Mela e avviato nella configurazione ad irraggiamento diretto nel marzo 2017.
L’improvement della tecnologia e lo sviluppo ulteriore dell’ingegneria, sono stati oggetto delle attività di Ricerca e Sviluppo condotte dal team Magaldi con il progetto DISTEM - DIRECT IRRADIATED PARTICLES SOLAR THERMOELECTRIC, n. F/050478/OO/X32 agevolato dal MISE con Decreto di Concessione n.748 del 16 marzo 2018, a valere sull’Asse 1, azione 1.1.3. del Programma Operativo Nazionale «Imprese e Competitività» 2014-2020 FESR, a valere sul Fondo per la crescita sostenibile.
Grazie alla realizzazione degli obiettivi realizzativi del progetto, sono state identificate le scelte progettuali migliori finalizzate all’attuazione di un prototipo in scala industriale, volto a verificare la sostenibilità della tecnologia sia dal punto di vista energetico che dal punto di vista economico.
Le attività di ricerca sperimentale e teorica sviluppate nel corso del progetto DISTEM hanno consentito di sviluppare un consistente patrimonio di conoscenze e competenze progettuali relative allo sviluppo di sistemi per la conversione di energia solare con accumulo, confermando le prestazioni tecniche attese dal modulo STEM e il vantaggio competitivo rispetto ad altre tecnologie CSP, oggi disponibili nel mercato internazionale.