Come sfruttare in modo efficiente il calore del sole per dividere l’acqua
(Rinnovabili.it) – L’energia solare può decarbonizzare la produzione di idrogeno in più di un modo. Possiamo impiegare l’elettricità generata dagli impianti fotovoltaici per alimentare l’elettrolisi dell’acqua; oppure possiamo realizzare speciali elettrolizzatori capaci di convertire direttamente la luce del sole in elettricità con cui, poi, rompere i legami dell’H2O. Ma esiste anche una terza via, quella dell’idrogeno termochimico solare: in questo caso è il calore e non l’elettricità a determinare la produzione del vettore.
Per impiegare l’energia del sole è necessario concentrare i raggi e raggiungere in tal modo alte temperature, un processo che sulla carta promette quasi la stessa sostenibilità dei precedenti. Tuttavia, esiste un problema non da poco: in media l’efficienza di questo approccio è di circa il 7%. E i costi sono troppo alti.
Idrogeno termochimico solare, verso nuove rese record
A migliorare drasticamente la produzione dell’idrogeno termochimico solare potrebbe essere il nuovo nuovo sistema concettuale di reattori creato dagli ingegneri del MIT. Il professore Ahmed Ghoniem e il ricercatore Aniket Patankar assieme ad un gruppo di colleghi provenienti da atenei diversi, hanno progettato un impianto in grado di alzare l’efficienza del processo fino al 40%.
Alla base del sistema ci sono passaggi impiegati già da altri progetti simili. La luce solare viene concentrata attraverso specchi e indirizzata su un assorbitore che trasmette il calore all’acqua. Quando questa evapora, il vapore viene esposto, all’interno di una camera di reazione, a un metallo che assorbe l’ossigeno, ossidandosi. È possibile così raccogliere l’idrogeno rimasto, mentre il metallo ossidato è riscaldato per invertire il processo (riduzione), quindi raffreddato ed esposto nuovamente al vapore.
Un treno di reattori e due stazioni
Come spiega Jennifer Chu su MIT News, il team ha realizzato una sorta di treno di reattori che corrono su un binario circolare, con al centro una torre solare a concentrazione. Ogni reattore ospiterebbe il metallo sopra citato e passerebbe prima attraverso una stazione “calda” per la riduzione del metallo (1.500 gradi Celsius) e poi in una più “fredda” (1.000 gradi Celsius) per la sua ossidazione e conseguente produzione di idrogeno termochimico solare.
Il progetto del MIT incorpora anche diverse soluzioni alternative per il risparmio energetico. “Per recuperare la maggior parte del calore che altrimenti fuoriuscirebbe dal sistema, i reattori sui lati opposti del percorso circolare possono scambiare calore attraverso la radiazione termica”, scrive Chu. “I reattori caldi vengono raffreddati mentre i reattori freddi vengono riscaldati. Ciò mantiene il calore all’interno del sistema. I ricercatori hanno anche aggiunto una seconda serie di reattori che circolerebbero attorno al primo treno, muovendosi nella direzione opposta. Questo treno esterno di reattori funzionerebbe a temperature generalmente più fredde e verrebbe utilizzato per evacuare l’ossigeno dal treno interno più caldo, senza la necessità di pompe meccaniche che consumano energia”.
La ricerca è stata pubblicata su Solar Energy Journal (testo in inglese).