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Immagazzinare la luce del sole

Gli impianti solari termici convertono l’energia solare in elettricità. Il grande vantaggio è che i sistemi di conservazione del calore consentono di fornire elettricità anche quando il sole non splende. Gli esperti prevedono un grande futuro per questa tecnologia che rispetta l’ambiente.

Centinaia di migliaia di specchi brillano al sole del deserto. Sono disposti in 800 file, ognuna delle quali lunga centinaia di metri. A Ouarzazate, nella parte meridionale del Marocco, si sta creando una fabbrica di energia che si può descrivere solo con superlativi. Questo impianto solare termodinamico è destinato a diventare il più grande del mondo, coprendo la stessa superficie di circa 4.000 campi di calcio. La prima fase, conosciuta come Noor I, la parola araba per “luce,” produce già elettricità, con una capacità installata di 160 megawatt (MW), dalla sua messa in esercizio nel febbraio del 2016. Questo è già sufficiente per 350.000 abitazioni del Marocco. Noor I è solo l’inizio: questo progetto è l’inizio di un piano che prevede quattro centrali in totale, che dovrebbe generare una capacità di 500 MW entro la fine del 2017.

Elettricità dal deserto

“Il solare termodinamico concentra la luce del sole per generare temperature elevate. Nelle aree geografiche soleggiate si può produrre notevoli quantità di elettricità ecocompatibile da una fonte rinnovabile,” spiega il Professor Robert Pitz-Paal, Direttore dell’Istituto di Ricerca sull’Energia Solare presso il Centro Aerospaziale Tedesco (DLR). L’energia solare a concentrazione (Concentrating solar power - CSP) è particolarmente adatta a paesi con un’elevata intensità della luce. Il parco solare del Marocco si trova in una posizione perfetta: nella zona intorno a Ouarzazate, l’irraggiamento solare raggiunge un’intensità di oltre 2.500 kilowattora (kWh) per metro quadro all’anno, uno dei livelli più alti del mondo.

Cos’è l’energia solare a concentrazione (Concentrating Solar Power - CSP), e cosa la affascina di essa?

Praticamente tutti conoscono il fotovoltaico o l’energia eolica, ma solo in pochi hanno sentito parlare di energia solare a concentrazione o CSP. Qual è il motivo?

Qual è il punto principale della ricerca?

Posizione di Noor: la centrale elettrica dei superlativi del Marocco si trova in una delle aree geografiche più soleggiate del mondo

Gli impianti di Noor I: la prima fase del parco solare più grande del mondo è stata inaugurata nel 2016 in Marocco, alle porte del Sahara.

Oltre un milione di case riceveranno l’elettricità prodotta qui: una volta che la struttura sarà interamente completata, le file di specchi parabolici si estenderanno su una superficie di 30 chilometri quadrati.

Il principio dei girasoli: gli specchi parabolici controllati da un computer si orientano costantemente verso il sole.

Energia solare anche di notte: a Noor I il calore viene immagazzinato in due enormi serbatoi di acciaio attraverso una miscela salina speciale di potassio e nitrato di sodio.

Nitrato di sodio della massima purezza: negli impianti del solare termodinamico, il sale fuso di BASF immagazzina l’energia solare che può essere convertita in elettricità quando è richiesto.

Il principio dell’energia solare termodinamica

Energia termica dall’energia solare

Cosa ha miliardi di anni ed è ancora pieno di energia? Il sole. Le tecnologie del fotovoltaico e del solare termodinamico sfruttano la stella più vicina alla terra come fonte di energia letteralmente inesauribile. Mentre il fotovoltaico utilizza le celle solari per convertire la luce del sole direttamente in elettricità, la tecnologia del solare termodinamico produce energia termica. Nelle abitazioni private, il solare termico si utilizza principalmente per assicurare acqua calda e stanze ben riscaldate. Allo stesso tempo, concentrare l’energia solare – CSP per brevità – può generare invece elettricità su larga scala: un impianto solare termico come quello di Noor I in Marocco ha una capacità di 160 megawatt (MW) e fornisce elettricità a 350.000 utenze domestiche. Migliaia di specchi concentrano la luce del sole e riscaldano un liquido. Questa fonte di calore trasforma quindi l’acqua in vapore, che successivamente produce energia elettrica attraverso un generatore. Per concentrare i raggi solari si utilizzano quattro tipi diversi di collettori:

Negli impianti parabolici concavi, la radiazione solare si concentra su un tubo nel punto focale dello specchio. L’energia termica generata nel tubo viene convogliata oltre.

Inseguitori solari parabolici:

grandi specchi di forma concava riflettono l’irraggiamento solare trasmettendolo a uno scambiatore di calore (ricevitori).

Come i collettori parabolici, i sistemi riflettori di Fresnel concentrano anch’essi la radiazione diretta del sole su una linea focale per riscaldare un tubo ricevitore. Sono però disposti su una superficie piatta.

Sistemi riflettori di Fresnel:

si tratta di strisce riflettenti strette e piatte, disposte in modo da svolgere la stessa funzione.

Negli impianti con collettori a disco e motore Stirling, l’irraggiamento solare è concentrato su un singolo punto attraverso uno specchio a forma di disco. L’energia termica concentrata in quel punto è convertita in energia meccanica da un motore Stirling.

Collettori a disco:

degli specchi parabolici collegati concentrano i raggi solari su un singolo punto.

In questo tipo di centrale solare, sulla parte superiore della torre si creano temperature fino a oltre 1.000 gradi centigradi, che si possono sfruttare per generare elettricità.

Eliostati:

in quelli che sono noti come impianti solari a torre centrale, migliaia di specchi convogliano i raggi diretti del sole verso un ricevitore centrale in cima a una torre.

Il prerequisito per un elevato rendimento è l’irraggiamento solare diretto, che si ha principalmente nella fascia del pianeta dove la radiazione solare è maggiore. Un numero particolarmente alto di impianti CSP è stato costruito o è in costruzione in paesi quali la Spagna e gli Stati Uniti, insieme al Medioriente e al Nord Africa. In questi impianti l’energia catturata concentrando la luce del sole può essere ulteriormente incrementata attraverso enormi serbatoi di calore che contengono sale liquido, il quale trattiene il calore già ottenuto – per i momenti in cui il sole non splende.