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In Breve (TL;DR)
- Il solare termodinamico cattura e accumula energia solare tramite specchi e fluidi termovettori, garantendo produzione anche senza esposizione diretta al sole, superando i limiti del fotovoltaico tradizionale.
- Questa tecnologia è utilizzata in impianti come collettori parabolici lineari o a torre solare, raggiungendo temperature superiori ai 600°C, ideali per la cogenerazione e l’industria.
- Grazie a incentivi come il decreto FER 2, il solare termodinamico sta ricevendo attenzione globale, con investimenti significativi negli Stati Uniti e in Italia per favorire la transizione verso energie rinnovabili più efficienti.
L’impianto solare termodinamico potrebbe cambiare per sempre l’approccio alle fonti rinnovabili, storicamente note per la loro disponibilità non uniforme. Questo genere di impianti è infatti in grado non solo di catturare l’energia solare, ma anche di trattenerla, andando dunque a produrre energie rinnovabili anche in caso di mancata esposizione diretta al sole.
Il solare termodinamico sfrutta un sistema di specchi che ha origini molto antiche e si sviluppa in quattro tipologie di impianto: a collettori parabolici lineari, a collettori lineari a riflettore Fresnel, a torre di energia solare e a riflettore parabolico circolare.
Quali sono le caratteristiche di un impianto solare termodinamico
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Il solare termodinamico è rientra tra gli impianti che permettono di produrre energia elettrica da fonti rinnovabili: in questo caso la fonte energetica primaria sono le radiazioni solari.
L’impianto solare termodinamico, anche noto come centrale solare a concentrazione o come centrale solare termoelettrica, cattura il calore dell’energia solare e poi sfrutta una peculiare turbina a vapore per trasformare questo calore in energia elettrica.
Pur catturando l’energia solare, questo particolare impianto non va confuso con i tradizionali pannelli solari, che vengono ormai ampiamente utilizzati a fine domestico: ad esempio per generare acqua calda di temperatura inferiore ai 95°.
L’impianto solare termodinamico produce altissime temperature, che possono arrivare oltre i 600° e che possono venire utilizzate in ambito industriale, sia per generare elettricità che per fornire il calore necessario al processo di cogenerazione.
L’impianto solare termodinamico, grazie all’accumulo dell’energia solare, potrebbe cambiare il destino delle tecnologie basate su fonti rinnovabili.
Inoltre il solare termodinamico supera un limite storico del fotovoltaico e, più in generale, delle tecnologie di vecchia generazione che sfruttano le fonti rinnovabili. Questa tipologia di impianto è infatti in grado di “conservare” l’energia solare.
Più precisamente, una centrale solare termoelettrica ha la possibilità di accumulare il calore trattenuto dall’energia solare all’interno di serbatoi appositi. In questo modo l’impianto può continuare a produrre elettricità anche nel momento in cui venga meno la fonte energetica primaria: si pensi in tal senso al cielo coperto o alla notte.
L’impianto solare termodinamico potrebbe dunque rappresentare un vero punto di svolta per l’energia da fonti rinnovabili, andando a ovviare il loro storico limite di imprevedibilità.
Al tempo stesso, si tratta di una tecnologia il cui funzionamento si basa su idee con più di 2.000 anni di Storia. La centrale solare termoelettrica sostituisce i pannelli con degli specchi, capaci di concentrare i raggisolari verso un unico ricevitore, in cui scorre un fluido che permette sia di accumulare che di trasportare il calore.
Ebbene, il sistema dei cosiddetti “specchi ustori”, ovvero specchi in grado di concentrare i raggi solari verso un punto detto fuoco, è stato pensato addirittura ai tempi dell’antica Grecia e certi storici lo attribuiscono a nientemeno che al celebre Archimede di Siracusa.
Quali sono i principali tipi di impianto solare termodinamico
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Esistono quattro diverse tipologie di impianto solare termodinamico: impianti a collettori parabolici lineari, impianti a collettori lineari a riflettore Fresnel, impianti a torre di energia solare e impianti a riflettore parabolico circolare.
Ciascuna di queste tipologie presenta caratteristiche distintive. L’impianto solare termodinamico a collettori parabolici lineari utilizza dei particolari specchi parabolici che ruotano su un unico asse.
Questi specchi catturano i raggi del sole e li riflettono su un ricevitore in cui scorre il fluido termovettore, che ha il compito di portarel’energia solare o verso lo scambiatore di vapore, o verso il serbatoio di accumulo.
L’impianto solare termodinamico a specchi lineari a riflettore Fresnel ricorre all’idea e la tipologia di lente inventata da Augustin-Jean Fresnel. In questo caso gli specchi sono piani e inclinati e ciascuno di essi è composto da più strisce di lenti parallele.
Esistono impianti solari termodinamici a collettori parabolici lineari, a collettori lineari a riflettore Fresnel, a torre di energia solare e a riflettore parabolico circolare.
Il vantaggio di questa tipologia di impianto è che, a parità di area occupata dagli specchi, è possibile ottenere una maggiore superficie riflettente, che però è anche caratterizzata da una minore efficienza ottica rispetto a quella dell’impianto solare termodinamico a collettori parabolici lineari.
L’impianto solare termodinamico a torre di energia è invece dotato di un intero sistema di specchi indipendenti, che hanno il compito di seguire gli spostamenti del sole e orientare i suoi raggi verso una torre centrale.
Il ricevitore in questo caso si trova al vertice della torre ed è sempre attraversato da un fluido termovettore. Ma è mediamente capace di raggiungere fattori di concentrazione e temperature superiori.
Infine l’impianto solare termodinamico a riflettore parabolico circolare prevede un inseguimento del sole attraverso il movimento di specchi su due assi. Questa tipologia di impianto aumenta ulteriormente i fattori di concentrazione dell’energia solare e, di conseguenza, permette di raggiungere temperature ancora più alte.
Perché il mondo sta puntando sul solare termodinamico
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Come già anticipato nei capoversi precedenti, la possibilità di integrare la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili all’accumulo rappresenta il principale punto di interesse del solare termodinamico.
Con questa tecnologia è infatti possibile sfruttare energia solare anche senza l’esposizione diretta degli specchi al sole, andando così a produrre energia elettrica in maniera più uniforme.
Un limite evidenziato è la necessità di disporre di una superficie superiore rispetto a un impianto tradizionale che produce gli stessi MW nominali di potenza elettrica. Ma, al tempo stesso, questa superficie è comunque inferiore rispetto a quella occupata da altri impianti che lavorano con le fonti rinnovabili, come ad esempio quelli idroelettrici.
Non sorprende dunque che gli Stati Uniti abbiano annunciato un maxi finanziamento da oltre 30 milioni di dollari per investire sulle energie rinnovabili e sul solare termodinamico.
Anche l’Italia proceda in questa direzione: si pensi in tal senso al decreto FER 2 e ai suoi incentivi per impianti in grado di sfruttare l’energia solare e che, al tempo stesso, siano dotati di sistemi di accumulo termico.
Per saperne di più: Energia elettrica, le nuove tecnologie all'insegna della sostenibilità e del risparmio energetico
