Solare termodinamico: addio oli e sali, basta solo la sabbia del deserto

Dimostrato negli Emirati Arabi come la sabbia possa essere impiegata con successo negli impianti di solare termodinamico per immagazzinare l’energia termica fino a 1000° C, senza bisogno di un fluido termovettore

(Rinnovabili.it) – Accumulo energetico a chilometri zero per il solare termodinamico degli Emirati Arabi. Un team di ingegneri del Masdar Institute of Science and Technology era alla ricerca di un materiale economico a facilmente reperibile per stoccare l’energia termica negli impianti solari a concentrazione. Perché allora non guardare ad una delle materie prime più abbondanti a livello locale? Nasce così Sandstock, progetto di ricerca che ha sviluppato un sistema di raccolta e stoccaggio dell’energia solare low cost, a base unicamente di particelle di sabbia del deserto. In realtà l’utilizzo di questa materiale per lo storage non è una novità: accumulatori solidi sono spesso usati all’interno di sistemi duali in coppia con fluidi termovettori. Tuttavia se i primi sono elementi economici – per l‘appunto sabbia, calcestruzzo o rocce – i secondi, tipo gli oli termici, sono decisamente più cari (a meno che non si usi come fluido l’aria, come nel caso dell’impianto STEM).

L’approccio scelto dai ricercatori di Sandstock elimina completamente dall’equazione proprio il componente più costoso, facendo fare tutto il lavoro – raccolta, trasferimento e immagazzinamento del calore – alla sabbia e alla gravità. La chiave del progetto è il nuovo design, letteralmente ispirato ad una tradizionale clessidra: il sistema è dotato di un serbatoio freddo dove si trova inizialmente la sabbia a forma di cilindro cavo. Aprendo una valvola, i granelli scivolano nel serbatoio sottostante chiamato “serbatoio caldo”, riscaldandosi sotto l’azione della luce solare concentrata. Quando necessario, uno scambiatore di calore in tre fasi – costituito da un preriscaldatore, un evaporatore e un surriscaldatore – verrà quindi immerso nella sabbia in movimento, producendo vapore surriscaldato e quindi elettricità.

Il Dr. Behjat Al Yousuf, coautore della ricerca ha spiegato i risultati raggiunti fino ad ora: “Le analisi hanno dimostrato che è possibile utilizzare sabbia del deserto come materiale TES fino a 800-1000 ° C. La composizione chimica di sabbia è stato analizzato con la fluorescenza a raggi X (XRF) e tecniche di diffrazione dei raggi X (XRD), che rivelano la dominanza di quarzo e materiali carbonatici”.

“La disponibilità di questo materiale in ambienti desertici, come gli Emirati Arabi Uniti consente significative riduzioni dei costi nei nuovi impianti di solare termodinamico, che possono utilizzare quindi la sabbia sia come materiale TES che come assorbitore solare”, ha aggiunto il collega Nicolas Calvet. Parallelamente alla caratterizzazione della sabbia, il progetto ha realizzato e testato un prototipo su scala di laboratorio su un piccolo forno solare da 1 MW presso il laboratorio del CNRS PROMES, in Francia. Il passo successivo sarà quello di testare un prototipo su scala pre-commerciale presso la Piattaforma Solare del Masdar Institute.