Sviluppati compositi porosi basati su SiC / AIN, contenenti fino al 40% di nitruro di alluminio, in grado di aumentare di 5 anni la vita degli impianti
Migliora la chimica degli assorbitori nel solare termodiamico a torre
(Rinnovabili.it) – La ricerca energetica regala cinque anni più alla vita media del solare termodinamico. Gli scienziati della Università nazionale di scienze e tecnologie MISiS, in Russia, insieme ai colleghi dell’Istituto centrale di ricerca e sviluppo metallurgico de Il Cairo, in Egitto, hanno sviluppato un materiale composito in grado estendere la durata delle torri solari. Nonostante la tecnologia del solare a concentrazione sia ancora oggi più capital-intensive, e quindi più costosa, di quella fotovoltaica, eolica o fossile, gli impianti CPS stanno finalmente ingranando su scala industriale. In questo contesto, le torri solari sono tra le tipologie di solare termodinamico più promettenti. In questi sistemi un campo di specchi (eliostati) concentra i raggi luminosi in un singolo punto della torre, dove si trova l’assorbitore solare, il cui compito è quello di catturare l’energia termica per riscaldare una speciale soluzione salina fino a 600° C. Questa a sua volta riscalda l’acqua contenuta in un serbatoio fino a produrre vapore che mette in moto una turbina elettrica.
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Uno dei materiali più diffusi per realizzare l’assorbitore solare è il carburo di silicio (SiC), un semiconduttore ceramico, duro come il diamante ma estremamente leggero. Il SiC presenta una serie di proprietà che lo rendono un componente ideale per gli impianti solari a concentrazione, tra cui un’eccellente stabilità strutturale a temperature superiori ai 1.400°C e resistenza all’ossidazione. Di contro però è sensibile all’ambiente aggressivo creato dai sali fusi. Per “irrobustirlo”, il team di scienziati ha aggiunto al carburo di silicio, molecole di nitruro di alluminio (AlN), anche esso composto con un’elevata conduttività, un basso coefficiente di dilatazione termica e resistenza alle alte temperature.
Non si tratta della prima volta che questi due elementi si trovano a lavorare assieme (il connubio è già stato utilizzato in elettronica), ma per il settore del solare termodinamico si tratta quasi di un debutto. Gli scienziati hanno sviluppato compositi porosi basati su SiC / AIN, contenenti fino al 40% di nitruro di alluminio, selezionando composizioni ottimali di additivi e regimi di sinterizzazione. Le prestazioni del nuovo materiale superano significativamente quelle tradizionali. “L’energia solare richiede materiali durevoli senza difetti, quindi prevediamo di testare il materiale sviluppato in installazioni solari”, ha spiegato il dott. Emad Ewais, capo del gruppo di ricerca egiziano. Grazie alle loro proprietà termochimiche e termomeccaniche, aggiunge il team, i compositi SiC / AIN risultano essere promettenti anche in altri campi industriali legati alle alte temperature, come la metallurgia e l’ingegneria aerospaziale.
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