Un team di ricercatori ha creato lastre composite in metallo-ceramica in grado di sovraperformare gli attuali scambiatori di calore nel solare a concentrazione
(Rinnovabili.it) – Riuscire ad aumentare l’efficienza del solare termodinamico cambiando i materiali impiegati come scambiatori di calore. Questo l’obiettivo della ricerca condotta da alcuni ingegneri della Purdue University in collaborazione con altri atenei statunitensi. Il team ha sviluppato un materiale composito, con un nuovo processo produttivo, in grado di migliorare le perfomance delle attuali centrali solari a concentrazione, impianti che utilizzano specchi o lenti per concentrare la luce del sole e mettere in funzione motori termici. “Conservare l’energia solare come calore può essere più economico che immagazzinare energia tramite delle batterie – commenta Kenneth Sandhage, Professore Ingegneria dei materiali alla Purdue e co-autore dello studio – Quindi il prossimo passo è ridurre il costo di generazione dell’elettricità dal calore del sole con l’ulteriore vantaggio di avere zero emissioni di gas serra”. La ricerca, condotta in collaborazione con il Georgia Institute of Technology, l’Università del Wisconsin-Madison e l’Oak Ridge National Laboratory, è stata pubblicata sulla rivista Nature.
Gli impianti di solare termodinamico utilizzano specchi o lenti per concentrare i raggi luminosi su una piccola area; il calore generato viene trasferito a un sale fuso che a sua volta lo cede a un fluido di lavoro – diossido di carbonio supercritico -, che si espande e fa girare una turbina per generare elettricità. Per rendere il sistema più efficiente e dunque più economico, il motore a turbina dovrebbe lavorare con temperature di ingresso più elevate. Il problema è che gli scambiatori di calore, che trasferiscono l’energia termica dal sale fuso caldo al fluido di lavoro, sono attualmente realizzati in acciaio inossidabile o leghe a base di nichel: elementi che diventano troppo morbidi a temperature più elevate di quelle impiegate oggi.
La soluzione è un nuovo materiale composito ceramico-metallico in grado di gestire alte temperature e pressione. La ricetta degli scienziati si affida al carburo di zirconio e al tungsteno. Questo nuovo mix potrebbe essere adattato per sopportare con successo l’anidride carbonica supercritica ad alta temperatura e ad alta pressione, necessaria per generare elettricità in modo più efficiente rispetto agli scambiatori di calore tradizionali. Un’analisi economica dei ricercatori di Georgia Tech e Purdue ha anche dimostrato che la produzione su scala di questi scambiatori di calore potrebbe essere condotta a costi comparabili o inferiori rispetto a quelli in acciaio inossidabile o in lega di nichel.
