SMARTREC: L’impianto a sali fusi per il recupero di calore ad alta temperatura
Nel progetto europeo SMARTREC, Spike ha progettato e costruito un impianto di laboratorio dedicato allo studio dei sali fusi come fluidi termovettori (HTF) per il recupero di calore industriale ad alta temperatura. Il recupero di calore oltre i 600°C rappresenta una delle sfide più complesse per l’industria, poiché i gas esausti sono spesso corrosivi, intermittenti e contenenti particolato. SMARTREC propone una soluzione modulare basata su Heat Pipe Heat Exchanger (HPHE), accumulo termico a letto impaccato (DMT) e un circuito con sali fusi come HTF. Per sviluppare e validare questa tecnologia è stato necessario realizzare un impianto sperimentale dedicato, il Molten Salt Test Plant (MSTP), il cui sviluppo è stato affidato a Spike.
Il Molten Salt Test Plant: una piattaforma per test ad alta temperatura
L’impianto MSTP è stato progettato per testare differenti miscele di sali fusi in condizioni reali di esercizio, valutando stabilità termica, compatibilità con i materiali e prestazioni fluidodinamiche. La scheda tecnica dell’impianto indica una temperatura di lavoro massima di 600°C, una temperatura di progetto di 650°C, una pressione di esercizio di 1 bar e un flusso di sale fino a 4 m³/h, con una massa totale di circa 500 kg di sali fusi. Lo scopo del sistema è simulare condizioni analoghe a quelle delle applicazioni industriali, dove il calore deve essere trasferito da processi sporchi e ciclici verso sistemi di accumulo o utenze termiche.
Configurazione dell’impianto e materiali
Il MSTP comprende un serbatoio di drenaggio con resistenze elettriche per la fusione iniziale del sale, un tratto di preriscaldo delle linee, una sezione di test per misurare proprietà termiche e fluidodinamiche e un sistema di raffreddamento con scambio radiante. Tutte le tubazioni sono tracciate elettricamente per prevenire solidificazioni e shock termici. La scelta dei materiali è stata orientata da considerazioni di corrosione: il sistema è costituito principalmente da acciaio inox SS316, ampiamente utilizzato nelle applicazioni con sali nitrati e scelto per garantire resistenza chimica a temperature elevate.
I documenti tecnici di SMARTREC evidenziano come molte miscele alternative (fluoruri, cloruri, sali misti) offrano prestazioni superiori ma richiedano materiali costosi come Hastelloy B/N, Incoloy 800H o Hayness 556, rendendo l’installazione poco competitiva. Per questo, il MSTP diventa un banco essenziale per testare tali miscele in condizioni controllate e verificare l’eventuale compatibilità con materiali più economici come SS304 e SS316.
Sperimentazione con sali nitrati e nuove miscele HTF
L’impianto è stato inizialmente testato con la miscela nitrata NaNO₃–KNO₃ (65%–35%), tradizionalmente utilizzata negli impianti solari a concentrazione. Questi test hanno permesso di verificare la corretta funzionalità del sistema, la logica di controllo PLC e le procedure di avvio/arresto. I risultati ottenuti hanno dimostrato la piena stabilità operativa e hanno posto le basi per la sperimentazione di HTF più innovativi, come fluoruri e cloruri, che potrebbero consentire recuperi di calore oltre i 650–700°C, incrementando il rendimento dei sistemi di accumulo e di trasferimento termico.
Ruolo del MSTP nel progetto SMARTREC
SMARTREC mira a trasformare sorgenti termiche cicliche, come forni per ceramica o alluminio, in fonti di calore utilizzabili in modo continuo grazie all’accumulo termico. Il MSTP è il cuore sperimentale necessario per testare gli HTF, definire curve di viscosità, densità, conducibilità e stabilità termica e fornire dati ai modelli CFD e termo-fluidodinamici sviluppati dal progetto. Gli articoli tecnici riportano che il MSTP consente di testare sali fino a 630°C, permettendo di validare simulazioni e progettare il circuito del dimostratore industriale basato su Dual Media Thermocline e HPHE.
Una piattaforma per la prossima generazione di HTF industriali
Grazie al MSTP, Spike ha reso disponibile una piattaforma unica nel suo genere per studiare nuove miscele di sali fusi, verificare fenomeni di corrosione, misurare perdite di carico e testare componenti come pompe, valvole e scambiatori prima dell’installazione in impianti reali. Questa attività è fondamentale per superare le barriere economiche e tecniche che oggi limitano il recupero di calore ad alta temperatura e rappresenta uno dei contributi più significativi di Spike allo sviluppo della tecnologia SMARTREC.