Quando si parla di impianto solare termodinamico, anche chiamato Impianto Solare a Concentrazione (in inglese si usa l’acronimo CSP), si parla di tecnologie che utilizzano specchi per riflettere e concentrare la luce solare su un ricevitore.
In questo contesto, l’energia della luce solare concentrata riscalda un fluido ad alta temperatura nel ricevitore. Il calore generato, noto anche come energia termica, può essere utilizzato per far girare una turbina o alimentare un motore per generare elettricità. Questo strumento può anche essere impiegato in realtà in un’ampia varietà di applicazioni industriali, come la desalinizzazione dell’acqua, il recupero avanzato del petrolio, la lavorazione degli alimenti, la produzione chimica e il trattamento dei minerali. Ecco tutte le curiosità a riguardo.
Indice contenuti
- Come funziona un impianto solare termodinamico?
- I principali sistemi CSP
- Sistemi a disco parabolico
- Sistemi a parabola a disco
- Sistemi a torre solare
- Sistemi lineari a Fresnel
Come funziona un impianto solare termodinamico
I collettori solari a concentrazione lineare sfruttano l’energia del sole utilizzando ampi specchi che dirigono e concentrano i raggi solari su un tubo ricevitore disposto in modo lineare. All’interno del tubo circola un fluido che, riscaldato dalla luce solare, alimenta un ciclo termico convenzionale. Tale ciclo permette di far girare una turbina che aziona un generatore per produrre elettricità. In alternativa, nel campo solare può essere prodotto direttamente del vapore, evitando così l’impiego di costosi scambiatori di calore.
I campi di collettori a concentrazione lineare sono composti da numerosi collettori posizionati in file parallele, generalmente orientate lungo l’asse nord-sud per ottimizzare la raccolta di energia durante l’anno e nei mesi estivi. Grazie a un sistema di inseguimento solare a singolo asse, gli specchi possono seguire il movimento del sole da est a ovest nell’arco della giornata, assicurando che i raggi solari siano sempre riflessi verso i tubi riceventi.
Questi sistemi possono essere dotati di un accumulo termico: in tali configurazioni, il campo di collettori è progettato per essere più grande del necessario, in modo da immagazzinare calore durante il giorno. Il vapore aggiuntivo prodotto potrà successivamente essere utilizzato per generare energia elettrica di sera o in condizioni di cielo nuvoloso. Gli impianti possono anche essere realizzati in versione ibrida, utilizzando combustibili fossili come supporto alla produzione solare nei periodi di scarsa radiazione. In tali casi, si possono impiegare riscaldatori a gas naturale o caldaie a gas-vapore. In prospettiva, i sistemi lineari potrebbero essere integrati con centrali a ciclo combinato alimentate a gas naturale o carbone, sia esistenti sia di nuova costruzione, come vedremo tra un attimo.
I principali sistemi CSP
Gli impianti solari termodinamici possono essere combinati con altre soluzioni per dare vita a centrali elettriche ibride. Si pensi infatti che questi sistemi CSP possono essere combinati con centrali termiche che funzionano con combustibili come carbone, gas naturale o biocarburanti.
Le quattro principali tecnologie CSP, per il resto, sono le seguenti.
Sistemi a disco parabolico
In questo caso un disco parabolico agisce come un concentratore, indirizzando l’energia solare verso un ricevitore montato su una struttura che segue il sole. Il calore accumulato viene trasformato in energia tramite un motore termico. Grazie alla capacità di raggiungere temperature molto elevate, questi sistemi risultano particolarmente adatti per applicazioni come i reattori solari.
Collettori parabolici a trogolo
Questo sistema utilizza riflettori curvi a forma di trogolo per concentrare i raggi solari su un tubo ricevitore. All’interno del tubo scorre un olio termico che viene riscaldato e successivamente trasferito a un blocco termico per produrre energia elettrica attraverso un generatore a vapore.
Sistemi a torre solare
In questi impianti, specchi chiamati eliostati seguono il percorso del sole e concentrano la sua energia su un ricevitore collocato sulla sommità di una torre. Il fluido contenuto nel ricevitore (spesso costituito da sali fusi) viene riscaldato per generare vapore, che alimenta una turbina collegata a un generatore elettrico.
Sistemi lineari a Fresnel
Qui una serie di collettori è organizzata in file parallele. Gli specchi piani, disposti vicino al suolo, riflettono la luce solare verso un tubo ricevitore posto sopra di essi. Come i sistemi a trogolo e a torre, anche i Fresnel possono integrare un sistema di accumulo termico o produrre vapore direttamente nel campo solare.
I vantaggi degli impianti termodinamici
I benefici che questo tipo di sistemi possono garantire sono numerosi. Tra gli altri vale la pena di citare i seguenti punti:
- Sono sistemi che funzionano sia di giorno che di notte;
- Possono operare a temperature fino a -15°C;
- Offrono acqua calda continua 24 ore al giorno, 7 giorni su 7, tutto l’anno;
- I pannelli possono essere montati sul tetto o fissati verticalmente a una parete;
- Richiedono una manutenzione minima;
- Permettono di risparmiare fino al 70% sulle bollette energetiche annuali;
- Aiutano a ridurre le emissioni di anidridre carbonica delle nostre case;
- Installarli è davvero molto semplice.
Vale comunque la pena sottolineare che si tratta di un tipo di tecnologia emergente: gli studiosi sono infatti tutt’oggi al lavoro per analizzare le loro reali potenzialità e gli eventuali aspetti da migliorare in termini di efficienza.
