Dal CISRO un'innovativa ricerca sul solare a concentrazione: grazie ad innovative particelle ceramiche è possibili garantire un accumulo di calore fino a 15 ore
Nuovi materiali termovettori per gli impianti solari CSP
(Rnnovabili.it) – Nuovi progressi tecnologici per il solare termodinamico a concentrazione, anche noto con l’acronimo inglese CSP. Un gruppo di ingegneri del CSIRO, in Australia, ha studiato l’impiego di particelle ceramiche “in caduta” per migliorare la cattura e l’immagazzinamento del calore in questo tipo di impianti. Un’innovazione che potrebbe non solo permettere di alzare la temperatura di lavoro ma anche la durata dell’accumulo termico.
“Sono stati investiti oltre otto anni di sviluppo e migliaia di ore per raggiungere questo risultato”, ha commentato il dottor Jin-Soo Kim, a capo del team di tecnologie solari del CSIRO. “Questa tecnologia è fondamentale per fornire energia rinnovabile a basso costo su larga scala per la decarbonizzazione dell’industria pesante australiana”. “La sfida non è tanto raccogliere energia dal sole; è come convertire in modo sicuro ed efficiente quell’energia in calore e immagazzinarla per un uso successivo“, ha aggiunto il collega Wes Stein.
Cos’è il solare termodinamico termodinamico a concentrazione?
Il solare termodinamico a concentrazione è una delle più “antiche” tecnologie realizzate per sfruttare le fonti rinnovabili. Ma al tempo stesso vive di innovazione e ricerca. L’etichetta racchiude sotto di sè diverse tipologie di impianti: a torre centrale; a collettori parabolici lineari; a collettori lineari di Fresnel. Al netto delle non piccole differenze, tutte queste tecnologie termodinamiche sfruttano lenti e specchi per concentrare i raggi del sole su un ricevitore e scaldare ad elevate temperature un fluido termovettore. Tale fluido, che siano sali fusi, acqua, oli diatermici o CO2 supercritica, è indirizzato verso un generatore di vapore a cui cede il calore. Quest’ultimo aziona un turboalternatore per produrre elettricità. Ma quando la domanda energetica è nulla, il fluido viene stoccato per conservare l’energia termica fino al momento del bisogno.
Dai primi impianti termodinamici mai realizzati (anni ’70) a oggi, si sono moltiplicati in maniera esponenziali i progetti, gli studi e le invenzioni per migliorarne efficienza e diffusione. Tuttavia la crescita del mercato va ancora a rilento. Secondo l’ultimo report di REN 21, la capacità del solare a concentrazione installata a livello globale è aumentata di 200 MW nel 2022 raggiungendo un totale di 6,3 GW. Il dato seppur positivo rispetto alle performance quasi nulle del 2021 evidenzia un forte rallentamento del panorama mondiale rispetto all’inizio dello scorso decennio. Nei primi anni ’10 l’entusiasmo di Spagna e Stati Uniti aveva fatto correre il solare termodinamico coma mai nella storia. Oggi nessuno di questi mercati storicamente leader ha aumentato la capacità negli ultimi anni. I nuovi progetti sono tutti legati ai mercati emergenti, tra cui Cile, Cina, Israele, Marocco, Sud Africa ed Emirati Arabi Uniti.
La pioggia di sabbia ceramica del CSIRO
Parte delle difficoltà legate alla diffusione del solare termodinamico a concentrazione si trovano nell’alto costo impiantistico. Ecco perché per il settore è essenziale aumentare ancora efficienza e resa. Un aiuto arriva proprio dallo studio targato CSIRO. Jin-Soo, Stein e colleghi hanno realizzato particelle di ceramica grandi quanto granelli di sabbia e capaci di sopportare temperature incredibilmente elevate. Possono essere riscaldate fino a 800°C (e in futuro anche oltre i 1000°C) e riescono a conservare il calore per 15 ore. A titolo di confronto sali fusi e oli diatermici possono sopportare rispettivamente solo temperature fino a 600°C e 400°C.
Ma il materiale termovettore impiegato non rappresenta l’unica innovazione del progetto CSIRO. Gli scienziati hanno progettato un sistema ad hoc per il trasferimento del calore: le particelle vengono lasciate cadere da un cono in cima alla torre solare attraverso l’assorbitore, per poter ricevere direttamente l’energia solare concentrata. Una volta riscaldate, vengono conservate in un silo per poi essere impiegate al momento del bisogno.
L’impianto solare termodinamico a concentrazione del CSIRO a Newcastle possiede 400 specchi. Ma gli scienziati spiegano che un sistema a grandezza naturale potrebbe utilizzare oltre 10.000 specchi e di dimensioni più grandi per una potenza complessiva di ben 100 MW.
