Introduzione
Le tecnologie di concentrazione solare per la produzione di energia elettrica sono abbastanza collaudate, sopratutto in California, New Mexico e Spagna, attualmente il kWh prodotto ha un costo di 10 centesimi, già più che competitivo con il costo dell'energia elettrica ottenuta dalle fonti esauribili considerando i costi nascosti (costi sanitari, rischi ambientali ecc.)

Le linee di R&S attualmente avviate in diveri paesi si prevede possano portare  in pochi anni ad avere centrali di potenza con generazione di energia elettrica a costi inferiori ai 5 centesimi al kWh.

Dossier ENEA
www.enea.it  pdf
www.qualenergia.it  pdf

Torri solari ad eliostati
Un sistema di specchi che inseguono il moto del sole su doppio asse, chiamati eliostati, riflettono l’energia solare su di un ricettore montato in cima ad una torre localizzata al centro. Il calore solare è raccolto da un fluido, ad esempio un nitrato fuso, che ha anche la funzione di accumulo di energia.
Con il calore accumulato nei sali fusi si produce del vapore (565 °C), allo scopo di fare girare un turbo-generatore elettrico. Le torri solari sono particolarmente adatte alla produzione centralizzata di energia nell’intervallo di potenza solare da 100 a 200 MWatt elettrici.

La centrale solare a torre  "Solar Two" in California è in funzione dal 1990 ed ha una potenza di 10 MW,  il costo del kWh con questa tipologia di centrale può essere inferiore a 0,1 €.
Le temperature sul ricevente possono essere superiori ai 1000°C

Fonte:
www.energylan.sandia.gov
www.ucdcms.ucdavis.edu


Una opportunità di miglioramento di questa tecnologia, ancora al vaglio dei tecnici, è l'applicazione delle tecniche di concentrazione ad "ottica senza immagini" (Non-imaging optics), per approfondimenti:
www.hep.uchicago.edu
www.magnet.consortia.org
www.physik.uni-marburg.de



torre solare

Concentratori parabolici lineari

Denominati con il termine SEGS ( Solar Eletric Generating System) essi sono usati per focalizzare su un singolo asse i raggi solari su un lungo tubo ricevente posizionato lungo la linea focale dei concentratori.

Un fluido termovettore,  pompato attraverso i tubi ricevitori, alimenta una stazione di potenza localizzata centralmente. Il calore solare è trasformato in vapore allo scopo di far funzionare un turbo-generatore elettrico. Le temperature sviluppate vanno da 400 a 600°C dipendentemente dal fluido termovettore utilizzato. Tali impianti oggi hanno dimensioni tipiche dell’ordine da 30 a 80 MW, questi impianti possono essere ibridi, cioè abbinati ad una caldaia alimentata a combustibili fossili (gas naturale nel miglior caso) per regolare il carico e le temperature in mancanza di sole. www.energylan.sandia.gov

I concentratori lineari parabolici è la tecnologia a concentrazione solare più collaudata, con costi al kWh di 0,08 €, in prospettiva il costo dell'energia ottenibile è nell'ordine dei 4 centesimi di euro per kWh ( www.enea.it  pag. 9)in abbinamento con il 25% di sistemi a metano e/o con sistemi di accumulo di energia termica tramite le tecnologie dei sali fusi l'efficienza può essere ancora maggiore. Negli USA gli impianti installati ammontano a 354 MW, nel 2005 è iniziata la costruzione di un impianto da 50 MW in Nevada, dove c'è un programma di sviluppo per la realizzazione di 600 MW : www.solargenix.com

Anche in Israele sono previsti sviluppi importanti, la società che ha realizzato la centrale di Junction Kramer ha in programa la realizzazione di una centrale da 500 MW nel deserto del Negev www.solel.com

Altro paese all'avanguardia nei sistemi solari termodinamici è la Spagna, con un programma di sviluppo che prevede la realizzazione di 700 MW in Almeria nei prossimi anni www.rai.it

L'Italia ha un progetto interessante conosciuto con il nome di "Progetto Archimede", congelato per volere politico, Carlo Rubbia, sostenitore del progetto, ha deciso di continuare l'iniziativa proprio in Spagna, dove l'attenzione su queste tecnologie è concreta. www.prorinnovabili.it

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 schema concentratori lineari

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centrale solare Junction Kramer

Concentratori parabolici indipendenti
Consistono in uno specchio parabolico mobile per seguire il moto del sole e riflettente i raggi solari nel punto focale, dove sono assorbiti dal ricevitore. Il calore assorbito è trasferito (a 750 °C) da un sistema fluido-vapore (ad esempio sodio) al motore-generatore, ad esempio un motore lineare tipo Stirling o a ciclo Brayton.

Le dimensioni dei singoli moduli possono variare nell’intervallo da 5 a 50 kW, con una serie di tali concentratori si possono realizzare impianti di qualsiasi taglia e potenza.

Mentre impianti con un numero limitato di specchi hanno generalmente il generatore individualmente montato su ciascun punto focale, su più grande scala il calore può essere raccolto attraverso guide di calore (heat-pipes) presso una stazione di potenza localizzata centralmente, dove può essere aggiunto anche l’accumulo dell’energia termica, come nel caso delle torri solari.

Nell' immagine più in alto un concentratore solare con motore ciclo Stirling al ricevitore, la potenza di picco è di 10 kW, proprietà di Sandia’s National Solar Thermal , installato ad Albuquerque, New Messico. www.energylan.sandia.gov www.stirling-engine.de

Nella seconda immagine un altro concentratore solare con motore ciclo Stirling al ricevitore ma con una soluzione a specchi multipli, la potenza di picco è di 25 kW, proprietà di Science Application International Corporation e STM Power Inc , installato a Phoenix, Arizona. www.stmpower.com

Il sistema nella terza immagine mostra il prototipo di una linea di produzione che sarà installata in quantità industriali in California ed Arizona, la sperimentazione di questi sistemi, condotta da Sandia laboratory, attiva da più di 20 anni, ha dimostrato l'affidabilità dei sistemi e un'efficienza superiore agli altri sistemi termodinamici fin qui sperimenti. www.edison.com  www.stirlingenergy.com

Fonte:
www.energylan.sandia.gov/sunlab/adds.htm 
www.energylan.sandia.gov/sunlab/research.htm 

L'agenzia aerospaziale tedesca ha da poco pubblicato un interessantissimo e completo studio sulle opportunità date dalle centrali solari termiche nella regione del basso mediterraneo. La Germania ha investito ed investe molto in questa tecnologia attraverso finanziamenti ai progetti di R&D, sopratutto in Spagna.

Lo studio prevede la completa sostituzione delle fonti fossili nel sud Europa entro la metà di questo secolo.

Fonte:
www.dlr.de
www.prorinnovabili.it

Altre informazioni:
www.zanichelli.it
www.digilander.libero.it

 

concentratore parabolico indipendente

 concentratore parabolico puntuale

concentratore parabolico indipendente