Nei precedenti post abbiamo lungamente parlato di energia solare, abbiamo parlato a livello generale di insolazione (post 1 e 2), introdotto l’energia fotovoltaica (post 1 e 2 ) e parlato di solare termico (post 1 e 2), pertanto nell’ambito delle tecnologie solari è venuto ora il momento di presentare un’altra forma di sfruttamento dell’energia fornita dal Sole, introducendo in questo post il Solare Termodinamico, che verrà trattato anche nel successivo.
INTRODUZIONE AL SOLARE TERMODINAMICO
Il principio ispiratore di questa soluzione è piuttosto semplice, e si basa sull’idea di sostituire in un normale impianto termoelettrico a vapore il generatore di vapore con un sistema solare capace di produrre vapore da inviare in turbina.
La turbina a vapore per potere lavorare ha necessità di vapore a pressione e temperatura opportune, e l’efficienza del ciclo termodinamico è funzione di questi parametri.
Il sistema per riscaldare il fluido è costituito da dei concentratori parabolici, nel cui fuoco si trova collocato un condotto dove scorre il fluido termovettore.
I raggi solari, concentrati in corrispondenza del condotto riescono ad innalzare la temperatura del fluido a livelli adeguati all’espansione in turbina, la quale poi è collegata ad un generatore elettrico connesso in rete.
E’ quindi evidente che la parte più critica dell’intero sistema è costituita proprio dal sistema di produzione e distribuzione di tale calore, ovvero dal sistema di specchi parabolici, dalle condutture, dal fluido termovettore e da eventuali sistemi di accumulo del calore.
Nelle prossime immagini si può vedere il campo solare di Priolo (Sicilia) ed in maggiore dettaglio una fila di pannelli:
I primi impianti termodinamici al mondo sono stati realizzati negli anni ’80 negli Stati Uniti, ed inizialmente il fluido termovettore era costituito da olio combustibile, la cui pericolosità in caso di incendione ha visto la rapida sostituzione con altri fluidi capaci di buone prestazioni termiche ed al tempo stesso capaci di garantire la sicurezza in caso di fughe di fluido.
SCHEMA DELL’IMPIANTO
Un impianto solare termodinamico ha uno sviluppo simile ad un grosso campo fotovoltaico a terra, con l’aggiunta dell’edificio che ospita la turbina ed il condensatore.
Per il raffreddamento del condensatore è necessario disporre di un corso d’acqua o di una soluzione a torre evaporativa o ad aerotermi, analogamente a quanto avviene in un normalissimo impianto termoelettrico a vapore tradizionale.
Esistono due diverse soluzioni impiantistiche, la prima è rappresentata nella seguente figura e prevede un grande numero di collettori a terra (solitamentefile di collettori parabolici) che concentrano i raggi solari sul condotto dove passa il fluido termovettore, il quale poi viene inviato ad una turbina a vapore per produrre energia elettrica:
In figura si possono individuare, oltre tutti i componenti già noti anche dai precedenti post della rubrica “Energia e Futuro, anche due sistemi di accumulo (Hot Tank e Cold Tank) ai quali accenneremo nel seguito.
Una seconda soluzione prevede la realizzazione a terra di una distesa di specchi (eliostati) che vengono orientati in modo da riflettere verso una torre opportunamente collocata i raggi del Sole.
Nella torre si trova un “ricevitore” che permette di raccogliere i raggi del Sole per scaldare il fluido termovettore, il quale poi espande in una turbina a vapore analogamente al caso precedente:
Un impianto a vapore, pur se di potenza ridotta, ha difficoltà ad operare in condizioni non stazionarie, sia in termini di erogazione di corrente sulla rete, sia in termini di portate e temperature del vapore non costanti, pertanto l’impiego di accumulatori termici fornisce un aiuto nella regolarizzazione del funzionamento dell’impianto, inoltre si ha così la possibilità di accumulare eventualmente calore in eccesso durante la massima insolazione, per poterlo poi utilizzare quando l’insolazione non è sufficiente od è completamente assente (ore serali e notturne).
E’ ovvio che tale calore in eccesso deve venire prodotto durante l’insolazione, pertanto se le richieste della rete sono tali da consumare tutta la produzione, non si potrà disporre di nessuna riserva di energia.
Nel prossimo post esamineremo in maggiore dettaglio questa tipologia di impianti e cercheremo di valutare i pregi ed i limiti che essi presentano.
