Solare termico a concentrazione: tutto ha avuto inizio da Archimede

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Nell’immaginario collettivo, la possibilità di incenerire oggetti a distanza è appannaggio dei film di fantascienza o dei supereroi. In realtà, la leggenda narra che più di duemila anni fa Archimede difese la città di Siracusa impiegando micidiali raggi ad energia solare: centinaia di soldati dotati di scudi riflettenti in bronzo levigato, disposti lungo la costa, avrebbero orientato e concentrato i raggi del sole sulle navi romane che assediavano la città finché queste non presero fuoco. Tutto ciò fu possibile grazie allo specchio ustore: una grande lente convessa in grado di concentrare i raggi del sole in uno spazio ristretto, riscaldando il punto di concentrazione della luce, con conseguente accensione della superficie esposta.

Nel XX secolo è stato fatto un esperimento per dare un fondo di verità alla leggenda. Alcuni studenti del MIT, infatti, hanno dimostrato che è veramente possibile dare fuoco ad una ricostruzione di una nave romana concentrandovi la luce riflessa da 300 scudi di bronzo lucidato. Questa scoperta è stata a tal punto importante che qualcuno un paio di millenni dopo ha pensato bene di usare lo stesso trucco per produrre energia termica.

Prendiamo il caso della Centrale Solare Termodinamica che porta proprio il nome di Archimede. Si tratta di una centrale solare a specchi realizzata dal Nobel italiano Carlo Rubbia nel 2010 a Priolo Gargallo, composta da trentamila metri quadrati di specchi parabolici che concentrano i raggi solari nel loro fuoco geometrico.

Esattamente in quel punto passano oltre cinque chilometri di tubazioni: i tubi ricevitori, all’interno dei quali scorre un liquido (il fluido termovettore) che viene portato ad alta temperatura dai raggi concentrati. Il fluido arriva a 550°C e per questo motivo non è possibile usare l’acqua in quanto diventerebbe subito vapore. Al suo posto si utilizzano, invece, speciali miscele di sali fusi che ad alta temperatura diventano liquidi. Questi ultimi, vengono utilizzati per scaldare impianti o abitazioni oppure vengono pompati dentro uno scambiatore di calore dove fanno bollire l’acqua. Il vapore prodotto fa girare delle turbine che producono energia elettrica.

Purtroppo, bisogna fare i conti con tre limiti che rendono questa tecnologia poco efficiente per la produzione di energia termica o elettrica. Il primo è puramente ingegneristico: si usano pesanti specchi di vetro resi riflettenti dalla deposizione di metalli. Il secondo problema è costituito dal fluido termovettore. Occorre qualcosa che abbia una elevata capacità termica e che non si decomponga alle temperature di lavoro che oscillano fra i 300 e i 550 °C. Le miscele di sali che si usano ora funzionano bene, ma se la temperatura scende sotto il loro punto di fusione, i sali si solidificano trasformandosi in blocchi di ceramica e decretando il tilt dell’impianto. Il terzo problema è il tubo ricevitore che deve essere un ottimo assorbitore di calore e per contro un pessimo dissipatore.

Sappiamo che è facile costruire materiali che assorbano bene il calore (come le pentole) oppure che isolino bene dal calore (come i mattoni), ma non è così semplice inventare materiali che posseggano contemporaneamente tutte e due le caratteristiche.

Anche in questo caso, il Made in Italy, ha dato le risposte.  Al Centro Ricerche Eni per le Energie Rinnovabili e l’Ambiente di Novara hanno realizzato un prototipo di impianto a concentrazione solare molto più efficiente anche grazie alla collaborazione con Il Politecnico di Milano e il MIT.

Prima di tutto i pesanti specchi in vetro metallizzato curvati a caldo sono stati sostituiti da sottili e leggere pellicole di materiale polimerico riflettente, il che ha permesso di ridurre il peso e i costi. Sono stati realizzati innovativi fluidi termovettori costituiti da miscele ternarie e quaternarie di sali che restano fluidi anche quando si raffreddano fino a 90-140°C e che consentono di dover riscaldare molto meno l’intero impianto.

Infine, è stato inventato un nuovo tipo di rivestimento del tubo ricevitore: una combinazione di quattro innovativi strati metalloceramici che permette di ottenere tubi che si comportano da ottimi assorbitori, ma contemporaneamente da pessimi dissipatori.

Dunque, adesso che le soluzioni ci sono e che permettono di ridurre i costi aumentando contemporaneamente l’efficienza, speriamo di riuscire a vedere presto in funzione impianti basati su queste tecnologie.

In collaborazione con Eni

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1 Commento

  1. Milko La Corte ha detto:

    Buongiorno, ho seguito tutta la evoluzione, anche autorizzava, della centrale Archimede di Enel. Ho nutrito sempre perplessità sulla reale operatività dell’impianto per via dei costi energetici determinati dal mantenimento della temperatura di fusione dei sali. Oggi leggo della ricerca svolta da Eni. Posso avere un contatto o qualche maggiore informazione?
    Grazie

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