Il progetto NEXTOWER sta creando una serie di materiali innovativi per aumentare le prestazioni dei sistemi termodinamici a torre. Due prototipi in costruzione nel Centro Ricerche Brasimone e a Tabernas
(Rinnovabili.it) – Aumentare le prestazioni del solare a concentrazione (CSP) puntando su nuovi materiali per il ricevitore solare e il sistema d’accumulo termico. Questo l’obiettivo di NEXTOWER, progetto europeo coordinato da Enea e oggi pronto alle battute finali. L’iniziativa di ricerca è stata lanciata ufficialmente a gennaio 2017 sotto l’ala del Programma quadro Horizon 2020. E per oltre 3 anni ha riunito le competenze di 19 partner aziendali e scientifici, tra cui il Politecnico di Torino e l’Università Sapienza di Roma, per migliorare le tecnologie degli impianti termodinamici.
Oggi questo settore costituisce uno strumento sicuro e sostenibile per portare a termine con successo la transizione energetica. E il suo mercato offre diverse tecnologie per quanto riguarda il tipo e la forma del ricevitore, la natura del fluido termoreattore o dei sistemi di accumulo. Tuttavia mancano ancora soluzioni economiche che permettano una distribuzione su larga scala del CSP. Una strada per raggiungere la competitività economica è la progettazione di nuovi materiali funzionali. In questo contesto il progetto Nextower si è occupato, attraverso un approccio integrato, di trovare alternative più efficienti per i componenti dei ricevitori e dell’accumulo termico.
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La tecnologia di partenza è quella del solare a concentrazione del tipo “a torre”. Un campo di specchi piani e mobili (eliostati) concentrano i raggi del sole su un singolo ricevitore posto sulla sommità di una torre. All’interno di quest’ultima circola un fluido termovettore che ha il compito di portare quell’energia termica fino all’impianto di stoccaggio. Per i partner del gruppo i sistemi CSP ad aria atmosferica (come fluido temovettore) rappresentano la migliore opzione a breve termine per la generazione di energia su larga scala. A patto di riuscire a trovare materiali in grado di migliorare durata ed emissività del ricevitore, riducendo affaticamento e shock termico in giunti e componentistica.
Il progetto ha realizzato due prototipi: SOLEAD#1 da 7 MW presso la Plataforma Solar De Almeria (PSA) del CIEMAT, in Spagna; SOLEAD#2 presso il Centro ENEA di Brasimone (Bologna), sull’appennino tosco-emiliano.
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Il primo è servito a studiare i ricevitori solari ad aria. Nel dettaglio sono stati impiegati due tipi di materiali ceramici altamente termoconduttivi in grado di resistere a temperature di 1.100°C. Le innovazioni sviluppate in NEXTOWER mirano ad elevare la temperatura dell’aria in uscita dal ricevitore fino a 900°C, assicurando così oltre 20 anni di funzionamento continuato. E permettendo di abbinare le torri con turbine a gas ibride, molto più flessibili.
Il prototipo in Italia è dedicato, invece, allo studio dell’accumulo termico ad alta temperatura funzionante con piombo liquido. L’ENEA ha ideato questo sistema grazie all’esperienza maturata nel raffreddamento dei reattori nucleari. Il prototipo da 100kW comprenderà una vasca di accumulo contenente circa 32 tonnellate di piombo e due scambiatori: uno primario da interfacciare al sistema “ricevitore solare” ed un “dissipatore di calore” secondario in grado di prelevare l’energia stoccata per fornire calore di processo o potenza per la produzione di energia elettrica.
“In questo progetto – spiega il coordinatore Antonio Rinaldi – sono coinvolti oltre 20 ricercatori di tre dipartimenti ENEA, con l’obiettivo di raggiungere un orizzonte tecnologico pionieristico per il solare a concentrazione […] non solo: processi, soluzioni e tecnologie implementate avranno ricadute applicative di rilievo in numerosi settori della produzione di energia, tra cui quelli che stoccano o utilizzano la CO2 e il nucleare di IV generazione”.
