Energie rinnovabili e microgenerazione distribuita : serra solare ad evaporazione

Abstract

In un contesto internazionale di ricerca focalizzato allo sviluppo di nuove tecnologie basate su energie alimentate da fonti rinnovabili, un settore di sempre maggiore interesse è lo sviluppo d’impianti di microgenerazione legati all’acqua. In questo settore si pone il presente studio, il quale vuole apportare un contributo innovativo all’ottimizzazione dei sistemi di desalinizzazione/depurazione delle acque sfruttando unicamente la radiazione solare. Lo stato dell’arte di questi sistemi, denominati serre solari, è stato in prima istanza analizzato al fine di comprenderne le potenzialità e i limiti dal punto di vista fisico e di efficienza. Si sono quindi sviluppati e sperimentate nuove configurazioni che hanno portato a significativi miglioramenti delle prestazioni. Sulla base dei risultati dei primi test, è stato sviluppato poi il calcolo exergetico dell’intero sistema. Attraverso sperimentazioni circa la tipologia dei materiali da utilizzare per la costruzione delle serre solari e le modellizzazioni termodinamiche e fluidodinamiche, si è giunti quindi ad un ulteriore sviluppo dei sistemi. I miglioramenti apportati hanno permesso un’efficienza del sistema depurativo maggiore rispetto allo stato dell’arte. Una volta consolidato il sistema, è stata approfondita l’analisi volta ad individuare in quali aree del pianeta questi sistemi possano essere maggiormente applicabili, in funzione delle condizioni climatiche (modello geo-spaziale – GSI) e delle condizioni antropiche (indice socio-economico –SEI)

In an International context of research focused on the development of new technologies based on energy supplied by renewable sources, the development of micro-water treatment plants is of increasing interesting. The current study fits into this perspective with the aim to provide an innovative tool for the optimization of the desalination/water purification systems, by using only the solar radiation source. In the present study, the state of art of the systems, hereafter called solar stills, was analyzed in order to understand their potential and limits from a physical and efficiency perspective. Afterwards, new prototypes were developed and tested, resulting in a significant improvement of the solar stills’ performances. Basing on results from the first test performed, the exergetic calculation of the system was carried out. . Additionally, the experimentation on different types of materials to be used for the construction of the solar stills, in association to the thermodynamic and fluid dynamic modeling processes, allowed us to reach a further development of the systems. Such improvements leaded to a higher efficiency of the solar still, compared to the state of the art. Once the system has been consolidated, a geo-spatial analysis based on both climatic conditions (geo-spatial index - GSI ) and anthropogenic conditions (socio-economic index - SEI), has been performed with the aim to identify the areas where the developed systems were more applicable.