Il solare termodinamico

Il solare termodinamico rappresenta una tecnologia dalle grandi potenzialità sulla quale l’Italia vuole rivestire un ruolo di leader.
Non stiamo parlando dei noti pannelli fotovoltaici, ma di impianti solari di tutt’altra tecnologia, ancora in fase di sperimentazione, che possono essere applicati su vaste superfici per generare grandi quantità di energia elettrica.

Cos’ è il solare termodinamico?

Il principio del solare termodinamico consiste in grandi specchi che concentrano i raggi del sole per produrre vapore a temperature molto elevate e l’energia termica ottenuta viene quindi trasformata in energia elettrica come un tradizionale impianto termoelettrico.

La differenza riguarda la natura della fonte: in questo caso la fonte primaria è l’energia solare al posto dei classici combustibili fossili o della fissione nucleare. Il sole è una fonte energetica rinnovabile, gratuita e pulita.

Un’altra tecnologia che utilizza il sole come fonte primaria è data dal fotovoltaico che oggi rappresenta una realtà ormai consolidata e diffusa anche nel nostro Paese.
Tuttavia molti sforzi vengono fatti per trovare soluzioni che sfruttano l’energia solare per generare consistenti quantità di energia elettrica in grandi centrali.

Qual è la differenza tra fotovoltaico e solare termodinamico?

Nel caso del solare termodinamico la radiazione solare non viene sfruttata per generare direttamente energia elettrica, come invece accade nel fotovoltaico, ma come fonte primaria dell’impianto termoelettrico.
Al posto dei pannelli fotovoltaici il solare termodinamico utilizza particolari collettori rappresentati da specchi di forma piana o parabolica che convogliano la radiazione solare su un tubo assorbitore per scaldare il fluido che poi genera vapore.

L’energia termica contenuta nel vapore mette in funzione una turbina che a sua volta aziona un generatore elettrico. I collettori vengono installati su inseguitori solari, vale a dire su strutture in grado di orientarsi nella direzione del sole nelle varie ore della giornata.

Il Progetto Archimede

In Italia l’Enea sta realizzando il Progetto Archimede, che promette di superare i limiti di rendimento e di costo che finora hanno ostacolato la diffusione del termodinamico. Questo progetto, basato sulle teorie del premio Nobel per la fisica Carlo Rubbia, è in via di realizzazione a Priolo Gargallo in provincia di Siracusa e verrà ultimato nel 2010. L’impianto termodinamico sarà di 5 MWe e sarà integrato all’esistente centrale Enel a ciclo combinato di 760 MWe.

Questo progetto prevede l’utilizzo di collettori solari, ognuno di essi è formato da un enorme specchio parabolico di oltre 5 metri di apertura, il quale concentra la luce del sole su di un tubo ricevitore che è posto sul fuoco della parabola. Nel tubo scorre un fluido formato da una miscela di sali di potassio e sodio (efficienti ed economici) i quali assorbono l’energia del sole e la trasformano in calore ad alta temperatura, raggiungendo i 550 gradi centigradi, la più alta finora mai ottenuta da un impianto termodinamico. Tale calore viene accumulato in un serbatoio “caldo”,  per poi essere ceduto attraverso uno scambiatore per generare vapore che servirà alla produzione di energia elettrica. Il fluido così “raffreddato” viene stoccato in un secondo serbatoio ad una temperatura di 290° C per essere riutilizzato nel successivo ciclo. Il collettore ed il tubo ricevitore rappresentano il cuore dell’impianto, realizzati con nuovi materiali più efficienti e meno costosi, e la miscela di sali fusi costituente il fluido vettore ha il vantaggio di non essere tossica e garantisce temperature di esercizio più alte, a differenza degli impianti finora utilizzati, migliorando l’efficienza di conversione del sistema.

Altri progetti in corso

Altri progetti sono in via di costruzione o in fase di studio in Spagna, Marocco, India, Messico ed Emirati Uniti.
L’ing. Mauro Vignolini, responsabile Enea e del progetto Archimede, spiega che per gli impianti solari a concentrazione il grosso del mercato potenziale, più prossimo all’Italia, si trova nei Paesi a sud e a sud-est del Mediterraneo, ovvero il Nord-Africa e il Medio Oriente.
La presenza in questo ambito geografico di vaste aree ad alto irraggiamento diretto e con scarso
valore commerciale (non essendovi praticabile economicamente né l’agricoltura né la pastorizia)
offre la possibilità di produrvi energia di origine solare a basso costo.
Secondo le stime dell’ENEA, si possono estrapolare i dati del Progetto Archimede per i futuri progetti, assumendo però l’impiego di tecnologia già consolidata a seguito della realizzazione di questo impianto dimostrativo, tenendo conto che il maggiore irraggiamento solare incrementa la resa specifica in termini più che lineari, in quanto aumenta anche il rendimento medio di conversione. Una volta messa a punto questa tecnologia, se applicata nel Nord Africa, si potrebbero ottenere circa 275 gigawattora all’anno per chilometro quadrato (quasi doppi rispetto i 144 dell’impianto di Siracusa). Gli impianti solari termodinamici quando avranno superato la fase sperimentale, saranno in grado di  produrre energia elettrica in modo economicamente conveniente anche nel Sud dell’Italia, salvo il reperire dei luoghi adatti e disponibili per l’installazione.