Solare termodinamico tecnologia italiana all’avanguardia mondiale.

a cura di Mauro Vignolini Ingegnere, responsabile del progetto di ricerca dell’Enea per lo sviluppo della nuova tecnologia solare termodinamica. Ha collaborato con il prof. Rubbia allo sviluppo dei concetti innovativi alla base della nuova tecnologia. Cura le attività di ricerca e le collaborazioni tra industria e ricerca per favorire lo sviluppo dell’industria italiana dei componenti speciali per impianti solari termodinamici

L’Enea, insieme alle industrie italiane, ha sviluppato una tecnologia energetica innovativa nel solare termodinamico. Il progetto di ricerca, nato nel 2001 su diverse idee innovative del prof. Carlo Rubbia, premio Nobel, attraverso un grosso lavoro teorico e sperimentale dell’Enea e grazie al coinvolgimento dell’industria nazionale, è arrivato alla fase di dimostrazione industriale con l’impianto Archimede, realizzato dall’Enel in Sicilia su tecnologia Enea, di cui sono attualmente in corso i collaudi e le prove che preludono all’entrata in servizio, prevista entro l’estate 2010.

Ma quali sono le caratteristiche di questa tecnologia e quali vantaggi comporta?

L’idea di base è quella di una centrale termoelettrica in cui la funzione delle caldaie a combustibile fossile è svolta dall’energia solare concentrata. Infatti è esperienza comune che concentrando la luce solare, per esempio con una lente di ingrandimento o con specchi curvi, si possono raggiungere temperature molto elevate ed è noto che l’energia che arriva dal sole è enorme. Perché non catturare una parte di questa energia e sfruttarla per le nostre necessità in forma di energia elettrica? L’idea non è nuova e sono stati fatti molti tentativi, di cui il più significativo è la realizzazione di 9 impianti, per una potenza complessiva di circa 350 MW elettrici, nel deserto del Mohave, in California, a partire dal 1984. Questi impianti sono ancora in funzione e producono complessivamente circa 650 GWh all’anno, pari al consumo di circa 100 mila famiglie, evitando di bruciare, ogni anno, circa 140 mila tonnellate equivalenti di petrolio e di emettere circa 430 mila tonnellate di anidride carbonica. Accanto a questi vantaggi ci sono alcuni problemi, in particolare la temperatura di raccolta del calore solare è limitata dal fluido termovettore utilizzato, che è un olio minerale (olio termico) e al di sopra di 350 – 380 ° C si degrada perdendo le caratteristiche necessarie per svolgere la sua funzione. Inoltre si tratta di un materiale costoso, altamente infiammabile e potenzialmente inquinante in caso di fuoriuscita accidentale dai circuiti dell’impianto. Altro grosso inconveniente è la difficoltà di accumulare energia termica per consentire una produzione regolare di energia elettrica a fronte delle fluttuazioni della radiazione solare.

Per risolvere questi problemi all’Enea è nata l’idea di utilizzare un fluido termovettore completamente diverso: una miscela di sali che ad alta temperatura si mantiene allo stato liquido e non aumenta di pressione. La scelta si è orientata sulla miscela di nitrato di sodio e nitrato di potassio per una serie di caratteristiche positive: basso costo (è un materiale comunemente usato in agricoltura come fertilizzante), non infiammabile, non inquinante, in grado di operare fino a quasi 600° C (prudenzialmente la massima temperatura operativa è fissata a 550 °C) e con buone caratteristiche dal punto di vista termico. Il costo limitato di questo materiale consente di accumularne grandi quantità ad alta temperatura, in modo da avere una riserva di energia termica da utilizzare per la produzione di energia elettrica indipendentemente dalla disponibilità momentanea di irraggiamento solare. Questa possibilità consente di valorizzare maggiormente l’energia elettrica prodotta da questo tipo di impianti, concentrando la produzione nelle ore di maggiore richiesta.

Questi vantaggi comportano tuttavia una contropartita in termini di difficoltà tecniche da risolvere: si pensi in particolare al rischio di solidificazione della miscela di sali nei circuiti dell’impianto a causa di abbassamenti accidentati della temperatura o alla sollecitazione dei materiali dell’impianto all’azione combinata dell’elevata temperatura, delle sue variazioni e all’azione chimica dei sali fusi.

Inoltre per aumentare la temperatura di raccolta dell’energia solare è necessario migliorare notevolmente l’efficienze dei collettori solari aumentandone la precisione geometrica e riducendo le dispersioni di calore.

La risoluzione di questi problemi ha richiesto un notevole impegno all’Enea e alle industrie coinvolte, ma grazie a questo sforzo la tecnologia italiana ha raggiunto prestazioni di vertice e rappresenta oggi un riferimento internazionale nel solare termodinamico. In seguito a questo progetto è nata l’industria italiana dei componenti per impianti solari termodinamici e alcuni operatori competono oggi a livello di leadership mondiale, come ad esempio Archimede Solar Energy del gruppo Angelantoni Industrie, per i tubi ricevitori. Diversi altri operatori industriali hanno indirizzato la propria capacità tecnologica verso nuovi settori produttivi, come Ronda e Reflex per i pannelli riflettenti e molti altri. Inoltre le attività di ricerca stanno avendo importanti ricadute anche in altri settori tecnologici, come ad esempio nel settore della lavorazione del vetro e in quello della strumentazione ottica: diverse idee concettuali hanno portato allo sviluppo di alcuni brevetti industriali, con interessanti ritorni economici e occupazionali per le aziende partner del progetto.

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