Cosa è il solare termodinamico e quali sono le principali tipologie di sistemi
Il fotovoltaico è la tecnologia più utilizzata a livello globale per la conversione in elettricità della radiazione solare. Segni di un possibile cambiamento li abbiamo già colti, però, già nel 2011, quando il settore ha accusato le prime difficoltà. Ed il termodinamico (Concentrated solar Power, Csp), invece, ha fatto boom, con una crescita di oltre il 160% rispetto al 2010 in termini di nuova capacità installata.
Questa tecnologia è in grado di convertire la radiazione solare in energia termica, attraverso un concentratore formato da superfici riflettenti che focalizzano i raggi solari su un tubo ricevitore altamente assorbente. L’insieme di concentratore e ricevitore si chiama collettore solare e, grazie a un sistema di movimentazione, riesce a inseguire costantemente il Sole nel suo moto nella volta celeste.
In pratica, se si esclude il caso particolare dei collettori a disco, con i diversi modelli di collettori la radiazione non è trasformata direttamente in elettricità ma viene raccolta sotto forma di energia termica e, come tale, può essere facilmente accumulata in sistemi di stoccaggio (generalmente serbatoi), per essere poi utilizzata anche successivamente.
La possibilità di modulare l’erogazione dell’energia raccolta è una caratteristica della tecnologia Csp: la rende particolarmente vantaggiosa rispetto alle energie rinnovabili intermittenti (eolico, fotovoltaico), che sono invece dipendenti dalla disponibilità in un dato momento della fonte energetica (sole, vento, ecc). L’energia termica così raccolta e disponibile a elevate temperature può essere destinata a molteplici applicazioni, tra le quali la principale è ovviamente la conversione in energia elettrica.
Dietro la comune denominazione di solare termodinamico, in realtà si nascondono quattro diversi sistemi, ossia le soluzioni Parabolic Troughs (collettori parabolici lineari), Linear fresnel (collettori lineari Fresnel), Dish stirling (collettori a disco parabolico) e Tower (sistemi a torre con ricevitore centrale), che si distinguono tra loro per geometria e per la disposizione del concentratore rispetto al ricevitore.
Il sistema Parabolic Troughs consiste in lunghe file lineari di specchi di forma parabolica nel cui punto focale è posizionato un tubo ricevitore, solidale con la superficie riflettente. Questa, concentrando i raggi del sole su un tubo ricevitore, scalda il fluido termovettore che scorre al suo interno, portandolo alle temperature desiderate in funzione del successivo utilizzo.
Il sistema Parabolic Troughs è il più diffuso tra le tecnologie Csp attualmente produttive, detenendo il 90,9% della potenza attualmente installata a livello globale (oltre 1,5 GW). Questa supremazia è garantita dallo stato di maturazione di questa tecnologia, già oggi molto competitiva: nell’area del Mediterraneo (dove nei prossimi anni sono attesi grandissimi investimenti) gli impianti Parabolic Throughs garantiscono una producibilità di 2.700 ore l’anno, ovvero più del doppio di un’installazione fotovoltaica posta nelle medesime condizioni.
Il secondo gradino del podio (circa il 7% dell’installato mondiale) spetta invece al sistema “Tower”, o a torre, formato da una serie di specchi piani (eliostati), grandi fino a 100 m², che inseguono il sole su due assi. L’unico limite di questa tecnologia è dato dalla distanza massima degli eliostati rispetto alla torre, elemento che limita la potenza installabile per ogni impianto. Gli osservatori si aspettano comunque una forte crescita di questa soluzione, in particolare nelle grandi aree desertiche americane.
Un’altra tecnologia del Csp è quella dei collettori Fresnel, che possono essere visti come una semplificazione degli impianti parabolici: la parabola è segmentata in diverse file di specchi molto più stretti e semipiani, posizionati in piano e movimentati in remoto partendo da angoli di posizionamento diversi per ogni fila. La radiazione solare è concentrata in un tubo assorbitore lineare fisso posto a un’altezza di circa 8 metri rispetto alle superfici captanti, mentre la leggera curvatura degli specchi è definita elasticamente dalla struttura portante degli stessi. Sullo sviluppo di questa tecnologia pesa però la ridotta efficienza media di funzionamenti, nell’ordine dell’8-10% rispetto alla radiazione solare annua complessiva, contro valori dell’ordine del 15% dei Parabolic Throughs.
Infine, sul mercato è presente la tecnologia dei sistemi Dish Stirling, ancora poco diffusa nonostante un’elevata efficienza di trasformazione dell’energia solare in elettricità. Si tratta di un sistema modulabile che permette di realizzare sia impianti piccoli che giganteschi, installando centinaia o migliaia di dischi in un unico parco solare.
A prescindere dalla soluzione adottata, quello attuale è senza dubbio un momento molto favorevole allo sviluppo del solare termodinamico. Secondo il Solar Energy report dell’Energy & Strategy Group del Politecnico di Milano, lo scorso anno sono stati installati in tutto il pianeta ben 545 MW di nuova capacità. La potenza cumulata complessiva del termodinamico mondiale ha così raggiunto i 1.655 MW a fine 2011, a cui si devono aggiungere altri 66 MW entrati in funzione nei primi mesi del 2012.
La leadership del Csp è in mano della Spagna che, proprio nel 2011, ha nettamente sorpassato gli Usa: il Paese iberico vanta oggi ben il 66% della potenza installata a livello mondiale, contro il 29% americano. Il sorpasso è stato determinato dall’entrata in funzione buona parte degli impianti programmati a partire dal 2009, mentre i grandi progetti statunitensi sono rimasti soltanto sulla carta.
05/09/2012
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