STUDIO NUMERICO DI UN COLLETTORE PARABOLICO LINEARE BASATO SULL’IMPIEGO DI NANOFLUIDI A BASE GASSOSA

Gli impianti solari termodinamici ad alta temperatura sono prevalentemente basati sull’impiego di collettori parabolici lineari (CPL), utilizzanti come fluido di lavoro olio sintetico o una miscela di sali fusi. Solo recentemente è stato avviato lo studio di CPL, impieganti aria come fluido termovettore, con notevoli problemi di carattere tecnologico legati alla concomitanza di elevate pressioni e temperature all’interno dell’impianto. Nel presente lavoro si propone lo sviluppo di un collettore parabolico lineare con ricevitore trasparente in quarzo (CPLT), impiegante, quale fluido termovettore, un nanofluido a base aria. Negli ultimi anni, i nanofluidi sono stati al centro di numerosi studi in ambito nazionale ed internazionale, grazie alle migliorate proprietà di scambio termico (rispetto al fluido base), utili in molte applicazioni di trasferimento di calore. Una proprietà ancora poco esplorata, da un punto di vista applicativo, dei nanofluidi, è quella dell’assorbimento diretto dell’energia solare. Tale principio fisico è alla base del funzionamento del collettore solare oggetto del presente lavoro. Difatti, differentemente dalle soluzioni tecnologiche fino ad oggi esplorate, l’energia solare concentrata sul ricevitore in quarzo trasparente, può essere assorbita direttamente dal nanofluido che scorre al suo interno, incrementando in tal modo le performance di captazione del sistema. Inoltre, rispetto ai primi tentavi di impianti solari termodinamici con fluido termovettore aria, l’impiego del nanofluido consente di incrementare in modo significativo la capacità termica del fluido termovettore, riducendo drasticamente le pressioni di lavoro del sistema. Ciò permette di risolvere parte dei nodi tecnologici ed incrementare i livelli complessivi di sicurezza dell’impianto. In quest’ottica, nel presente lavoro è stato svolto un processo di ottimizzazione dei parametri funzionali di un CPLT (temperature e portate di lavoro, concentrazione di nanoparticelle) raggiungendo un rendimento solare-termico teorico di esercizio pari al 66.74% ad una temperatura di ingresso del nanofluido di 473 K.