Thermal Energy Losses During Night, Warm-up and Full-Operation Periods of a CSP Solar Field Using Thermal Oil☆

Abstract In Concentrating Solar Power (CSP) systems, solar radiation allows to keep the Heat Transfer Fluid (HTF) at the design temperature (250-400 °C using thermal oil) during daylight. During night, the thermal losses of the receiver tubes lead to a fast reduction of this temperature. The very first hours of daily solar irradiance are used to warm-up the Solar Field to the nominal temperature. This work focuses on a detailed analysis of the thermal losses of a 8,400 m 2 Solar Field based on Linear Fresnel Collectors (LFC) using thermal oil as Heat Transfer Fluid. The proposed simulation model evaluates the performance of the Solar Field as a function of solar radiation, solar position, ambient temperature and wind speed for given values of the main geometrical and technical characteristics of the SF components (insulated piping and solar receivers), as well as for assigned thermodynamic properties of the Heat Transfer Fluid. The time-step considered (1 second) and the dense spatial discretization chosen allow the energy-balance-equation-based model to be suited to simulate night, warm-up and full-operation phases

Performance Analysis of a Diabatic Compressed Air Energy Storage System Fueled with Green Hydrogen

The integration of an increasing share of Renewable Energy Sources (RES) requires the availability of suitable energy storage systems to improve the grid flexibility and Compressed Air Energy Storage (CAES) systems could be a promising option. In this study, a CO2-free Diabatic CAES system is proposed and analyzed. The plant configuration is derived from a down-scaled version of the McIntosh Diabatic CAES plant, where the natural gas is replaced with green hydrogen, produced on site by a Proton Exchange Membrane electrolyzer powered by a photovoltaic power plant. In this study, the components of the hydrogen production system are sized to maximize the self-consumption share of PV energy generation and the effect of the design parameters on the H2-CAES plant performance are analyzed on a yearly basis. Moreover, a comparison between the use of natural gas and hydrogen in terms of energy consumption and CO2 emissions is discussed. The results show that the proposed hydrogen fueled CAES can effectively match the generation profile and the yearly production of the natural gas fueled plant by using all the PV energy production, while producing zero CO2 emissions

Thermo-fluid Dynamic Analysis of a CSP Solar Field Line During Transient Operation

Abstract Concentrating Solar Power (CSP) technology allows to produce high temperature thermal energy from solar radiation. The thermal energy can be converted into electricity or it can be directly used for industrial processes. Most of the available simulation models of CSP plants evaluate the behavior of the solar field in stationary conditions, neglecting transient thermo-fluid-dynamic effects. Nevertheless, the study of the dynamic behavior of the solar field is a very challenging and interesting task and allows obtaining useful information for the design and the effective management strategies of CSP plants. This paper presents a thermo-fluid-dynamic analysis of asolar field line of the CSP plant currently under construction in Ottana, Sardinia (Italy), which uses thermal oil as heat transfer fluid. Dynamics of the system due to solar irradiance variations have been evaluated by using an axisymmetric unsteady 2D numerical model developed in Comsol® to evaluate the oil temperature distribution along the receiver tube for different operating conditions. The results have been compared with those obtained with a simpler, non-stationary one-dimensional model, developed in Matlab® environment. The comparative analysis show very similar results for the two models and demonstrate that the dynamic effects on the temperature distribution along the solar field line are not negligible

The long helical jet of the Lighthouse nebula, IGR J11014-6103

Jets from rotation-powered pulsars have so far only been observed in systems moving subsonically trough their ambient medium and/or embedded in their progenitor supernova remnant (SNR). Supersonic runaway pulsars are also expected to produce jets, but they have not been confirmed so far. We investigated the nature of the jet-like structure associated to the INTEGRAL source IGR J11014-6103 (the "Lighthouse nebula"). The source is a neutron star escaping its parent SNR MSH 11-61A supersonically at a velocity exceeding 1000 km/s. We observed the Lighthouse nebula and its jet-like X-ray structure through dedicated high spatial resolution observations in X-rays (Chandra) and radio band (ATCA). Our results show that the feature is a true pulsar's jet. It extends highly collimated over >11pc, displays a clear precession-like modulation, and propagates nearly perpendicular to the system direction of motion, implying that the neutron star's spin axis in IGR J11014-6103 is almost perpendicular to the direction of the kick received during the supernova explosion. Our findings suggest that jets are common to rotation-powered pulsars, and demonstrate that supernovae can impart high kick velocities to misaligned spinning neutron stars, possibly through distinct, exotic, core-collapse mechanisms.Comment: 8 pages, 6 figures, 1 table. Discussion (sec.3) expanded and typos fixed; results unchanged. Published on A&

La Rete sismica Mobile in telemetria satellitare (Re.Mo.Tel.)

Oggi la nuova Rete Sismica Mobile in telemetria satellitare” (Re.Mo.Tel.) è composta da nove stazioni la cui trasmissione, tramite ponte UHF (Ultra High Frequency), è equamente ripartita verso tre centri di acquisizione intermedi, detti “sottonodi”). Tali sottonodi, a loro volta tramite connessione Wi-Fi, ridirezionano il flusso dati verso un “centro stella” (detto “nodo”) dal quale, con il sistema di trasmissione satellitare Libra VSAT Nanometrics, i dati sono inviati al centro acquisizione dati della Sala Sorveglianza Sismica della sede INGV di Roma e ridondati al centro “disaster recovery” approntato presso l’Osservatorio di Grottaminarda (Sede Irpinia in provincia di Avellino). La struttura della Re.Mo.Tel. è stata ideata ed ingegnerizzata in modo da ridurre al minimo i tempi d’installazione. Il sistema è stato infatti realizzato interamente “plug and play” e di conseguenza nessuna attività di configurazione è richiesta all’operatore all’atto dell’istallazione. La Re.Mo.Tel. si basa su di un articolato sistema di trasmissione (UHF, Wi-Fi e satellitare), mediante l’impiego di diversi apparati

Le reti sismica e geodetica di pronto intervento dell’INGV: un primo impiego a seguito del terremoto de L’Aquila del 6 aprile 2009

Durante gli ultimi due anni l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) ha sviluppato un importante infrastruttura di pronto intervento (la Rete Mobile Real-Time di Pronto Intervento), al fine di incrementare il numero di stazioni della Rete Sismica Nazionale dell’INGV (RSN) in zona epicentrale a seguito di eventi sismici rilevanti. Gli obiettivi principali della Rete Mobile Real-Time di Pronto Intervento sono il miglioramento delle localizzazioni epicentrali calcolate dalla Sala di Monitoraggio dell’INGV e l’abbassamento della soglia di detezione della micro-sismicità in area epicentrale durante una sequenza sismica. La Rete Mobile Real-Time di Pronto Intervento è composta da stazioni sismiche remote i cui dati sono telemetrati tramite ponte radio UHF (Ultra High Frequency) presso dei centri d’acquisizione intermedi (definiti “sottonodi”). I sottonodi sono a loro volta connessi tramite Wi-Fi ad un “centro stella” (nodo), ove è situato un sistema di trasmissione satellitare (Libra VSAT Nanometrics), tramite il quale vengono inviati i dati in tempo reale al centro acquisizione della Sala di Monitoraggio dell’INGV di Roma. L’acquisizione dati è ridondata inoltre presso la sala Disaster Recovery dell’Osservatorio di Grottaminarda. Il sistema d’acquisizione di dati sismici è costituito da un datalogger a tre canali, equipaggiato con un convertitore AD ad alta risoluzione (a 24 bit), dotato di un clock di precisione basato su timing GPS. I sensori sismici utilizzati presso le stazioni remote sono accelerometri Episensor FBA ES-T (Kinemetrics) con fondo scala a 2G e velocimetri a corto periodo (Lennartz Le Lite 3D). Il sistema di trasmissione dati, come accennato, si avvale di diversi apparati installati presso le stazioni remote, i sottonodi, ed il centro stella. Presso le stazioni remote è installato un radio modem operante in banda UHF (da 380 a 470 MHz), per il trasferimento trasparente di dati asincroni in modalità half-duplex. L’apparato modula in etere a 9.600 bps, realizzando collegamenti da 2 a 50 chilometri, in funzione dell’orografia locale e del sistema d’antenna utilizzato. Presso i sottonodi viene utilizzato un apparato WiFi (Wireless Fidelity) operante con frequenza di 2.4 GHz per collegamenti IP fino a 54 Mbit/s. Presso i sottonodi i dati sismici ricevuti dalle stazioni remote vengono inviati, tramite ponte Wi-Fi, al centro stella. Presso il centro stella la trasmissione dati avviene tramite il ricetrasmettitore Cygnus Nanometrics. Esso permette l’invio dei dati ricevuti alla Sala di Monitoraggio tramite collegamento satellitare. Il protocollo di trasmissione satellitare dedicato sul link VSAT è di tipo IP, ma può avvenire anche su apparati esterni quali fibra ottica, linee telefoniche, ecc. Per conseguire una maggiore flessibilità d’impiego, tale sistema dispone di due differenti frequenze di trasmissione, disponibili su satellite Intelsat ed HellaSat. Tutto ciò permette di orientare la parabola in due diverse direzioni, in modo da poter ovviare l’eventuale presenza di ostacoli come alberi, montagne o edifici. L’intera struttura racchiude queste tre diverse tecnologie di trasmissione dati (UHF, Wi-Fi e satellitare) al fine di garantire maggiore flessibilità di utilizzo; questo permette di affrontare l’emergenza sismica in tutte le condizioni logistiche e/o meteorologiche mirando a rapidi tempi di intervento (raggiungimento della zona epicentrale e istallazione). L’installazione della Rete Mobile Real-Time di Pronto Intervento viene gestita e coordinata all’interno di un Sistema Informativo Geografico (GIS) che consente la scelta della disposizione geografica ottimale delle stazioni della rete di pronto intervento intorno all’area epicentrale. Il database geografico utilizzato durante l’emergenza sismica contiene informazioni territoriali di vario tipo in area epicentrale. L’INGV dispone infatti di database geografici contenenti dati territoriali di tutto il territorio nazionale le cui categorie, utili ai fini della gestione dell’emergenza sismica, sono: Ubicazione delle stazioni delle reti di monitoraggio; Cartografia topografica IGM (1:25000, 1:50000, 1:100000); Modello digitale del terreno IGM; Uso del suolo; Viabilità e grafo stradale; Catologhi di sismicità storica e strumentale; Mappe di pericolosità sismica e del territorio; Database delle Sorgenti sismogenetiche; Mappe di scuotimento; Mappe di osservazioni macrosismiche. I dati sopra elencati sono utilizzati per la realizzazione di analisi di superficie (surface spatial analysis, Viewshed, Observer Point) che consentono la produzione di scenari utili per l’individuazione delle aree più favorevoli alla collocazione degli apparati della rete Real Time. Il terremoto de L’Aquila del 6 aprile 2009 è stato il primo caso di utilizzo dell’intera infrastruttura di pronto intervento. A meno di 6 ore dalla scossa principale (Mw 6.3 delle ore 01:32 GMT) il primo accelerometro inviava già dati alla Sala di Monitoraggio dell’INGV di Roma. A 3 giorni dall’evento la struttura di pronto intervento installata era costituita da 9 stazioni sismiche real-time. Oltre alla Rete Real Time di Pronto Intervento l’INGV ha installato 5 nuove stazioni GPS permanenti nel territorio abruzzese a seguito dell’evento del 6 aprile (Fig. 3). Le stazioni GPS permanenti presenti nel settore aquilano precedentemente al terremoto erano infatti caratterizzate da un’interdistanza troppo elevata, tale da non consentire una risoluzione spaziale adeguata del campo di spostamento co- e postsismico. A poche ore di distanza dall’evento sismico del 6 aprile si è quindi attivata una squadra di pronto intervento dell’INGV coadiuvata anche da personale del DPC-Ufficio Sismico e dell’ISPRA. A partire dal 7 aprile 2009, e fino al 17 dello stesso mese, sono state installate 5 nuove stazioni GPS permanenti (3 stazioni appartenenti alla Rete Integrata Nazionale GPS dell’INGV, 1 stazione del DPC-Ufficio Sismico ed una stazione dell’ISPRA) nei settori limitrofi all’epicentro della scossa principale della sequenza dell’aquilano. In tutte e 5 i casi la stazione GPS è stata monumentata, installata e avviata nell’arco di 5-6 ore. Su tutte le stazioni GPS è stata impostata sia un’acquisizione del dato GPS a 30 secondi sia un ringbuffer con campionamento a 10 Hz, in modo da permettere la registrazione dell’intera deformazione cosismica (sia statica che dinamica) in caso di ulteriore evento sismico. Nelle settimane successive è stata poi ottimizzata la trasmissione dei dati GPS, utilizzando un sistema di trasmissione dati via GPRS/UMTS implementato dal ST-Osservatorio di Grottaminarda.PublishedTrieste- Italy1.1. TTC - Monitoraggio sismico del territorio nazionaleope

The 2016 Campobasso MW 4.3 seismic sequence

Alle 18.55 UTC del 16 gennaio 2016 è stato registrato dalla Rete Sismica Nazionale1 (RSN, http://doi.org/10.13127/SD/X0FXNH7QFY) dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) un terremoto di magnitudo locale (M ) 4.1 (magnitudo momento M 4.3) ben risentito in gran parte delle province di Campobasso e di Isernia e in alcune zone delle province limitrofe di Caserta, Benevento e Foggia. L’evento, localizzato a circa 6 km di distanza dal capoluogo molisano e ad una profondità prossima ai 10 km, è stato preceduto durante la giornata da una decina di eventi, il più significativo dei quali è stato di ML 2.9. La sequenza sismica sviluppatasi nei giorni successivi si colloca in un’area caratterizzata da una pericolosità sismica molto elevata e a circa 20 km a nord-est dalla sequenza sismica iniziata il 29 dicembre 2013 con un evento di ML 4.9 (MW 5.0 [De Gori et al., 2014]). Considerate le criticità che il sistema di sorveglianza sismica attivo H24/7 presso la sede INGV di Roma ha iniziato a patire nei giorni successivi a causa di cattive condizioni meteo, è stata predisposta in collaborazione con l’Agenzia della Protezione Civile della Regione Molise l’installazione di una stazione sismica temporanea a sei canali. L’installazione si è svolta nell’ambito del Coordinamento delle reti sismiche mobili INGV (Sismiko [Margheriti et al., 2014; Moretti et al., 2016]) ed è stata sufficiente per garantire la continuità del servizio di sorveglianza sismica, come richiesto nella Convenzione vigente2 tra l’INGV e il Dipartimento della Protezione Civile (DPC). La sequenza è stata analizzata con diverse tecniche di localizzazione, i cui risultati sono stati messi a confronto nel corrente lavoro.Published1-324IT. Banche datiJCR Journalope

"Progetto di infittimento della rete permanente GPS RING nell'area del Pollino (Basilicata-Calabria)“

Il confine calabro-lucano e l'area del Pollino sono da tempo noti in letteratura per l'assenza di forti (M>6) terremoti storici (Rovida et al., 2011) che caratterizzano invece la fascia di sismicità che segue le massime elevazioni dell'Appennino meridionale e la Calabria (D'Agostino et al., 2011). Questa caratteristica, insieme alle evidenze paleosismologiche di tettonica attiva, ha suggerito che quest'area costituisse quindi un “gap” sismico (Cinti et al., 1997; Michetti et al., 1997) in cui la deformazione accumulata non è stata rilasciata in tempi sufficientemente prossimi a noi per essere conservata nei documenti storici. Studi più recenti (Sabadini et al., 2009) hanno proposto, sulla base di dati InSAR e misure episodiche GPS, un comportamento per creeping transiente della faglia del Pollino con velocità di slip localmente maggiori della sua velocità (geologica) a lungo-termine. Da tutto ciò la necessità di avere a disposizione dati GPS in continuo con l’obiettivo di verificare l'ipotesi di comportamento a regime transiente della faglia del Pollino, definirne lo stato di deformazione ed analizzarne le implicazioni in termini di potenziale sismico. Per far fronte a tale esigenza l’INGV ha portato avanti dal primo trimestre del 2011 il “Progetto Pollino” , finalizzato appunto ad infittire la rete RING (Rete Integrata Nazionale GPS) nell’area oggetto di studio.PublishedMolfertta (BA)1.9. Rete GPS nazionaleope

La Rete GPS Permanente di Pronto Intervento: l'esperienza del terremoto de L'Aquila del 6 aprile 2009

Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Dipartimento Protezione CivilePublished1.1. TTC - Monitoraggio sismico del territorio nazionale1.9. Rete GPS nazionaleope