Eliostato: storia, funzionamento e impieghi

eliostato

Avete presente quando da piccoli giocavate con specchi o altre superfici riflettenti per direzionare i raggi del sole negli occhi di qualcuno? Che birbanti! Beh, in quelle circostanze stavate sfruttando il principio su cui si basa un eliostato

Su Wikipedia si legge che la prima menzione a un eliostato risale al 1742 in un’opera del fisico olandese Willem’s Gravesande ma in realtà l’invenzione dell’eliostato ha radici più profonde, risale a circa un secolo prima ed è tutta italiana. L’apparecchio fu inventato da Giovanni Alfonso Borelli, matematico e astronomo nato a Napoli nel gennaio del 1608.

L’eliostato è costituito, nella sua parte essenziale, da uno specchio che viene fatto ruotare su un asse parallelo a quello terrestre con una velocità angolare pari alla metà di quella apparente del sole; il moto rotatorio avviene mediante un movimento di orologeria.

Lo specchio che ha lo scopo di direzionare i raggi solari, non è fissato rigidamente all’asse di rotazione ma è collegato in modo da consentire diversi movimenti grazie ai quali poter “intercettare” il fascio luminoso da proiettare.

I vari modelli di eliostato differiscono più che altro per questo sistema di collegamento (tra specchio e asse) o per la forma dello specchio. Dato la sua funzione, si può affermare che l’eliostato è la forma più antica di inseguitore solare.

Come viene usato l’eliostato?

L’eliostato è impiegato in diversi settori:
-è molto utile in fisica solare, poiché non è sempre possibile montare equatorialmente strumenti esigenti come gli stessi telescopi. L’eliostato è parte essenziale dei telescopi a torre, in cui l’immagine dell’astro deve sempre essere osservata nello specchio dell’eliostato.

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-è fondamentale nel settore delle energie rinnovabili, negli impianti fotovoltaici è impiegato come inseguitore solare. Nelle centrali a solare termico gli eliostati riflettono in modo continuo la luce solare per riscaldare un collettore, infatti le centrali solari termiche possono essere considerate dei campi eliostatici (campi di eliostati). Ancora, in Francia (nei Pirenei orientali) è impiegato un sistema di eliostati per riscaldare un “Forno solare” che arriva a raggiungere l’incredibile temperatura di 3.500 °C (fornaci solari di Odeillo).

-nel settore della bioedilizia, in particolar modo nell’architettura bioclimatica, gli eliostati possono essere impiegati per riflettere l’intensità luminosa sulla facciata nord della casa. Un’ottima strategia per riscaldare la casa in inverno così da raggiungere l’ambizioso modello della casa passiva.

Progetti minori vedono impiegato il principio dell’eliostato per la realizzazione di cucine ambulanti: il sole come metodo di cottura naturale, ne è un esempio la Lapin Kulta Solar Kitchen. 

In ambito residenziale, un eliostato può essere impiegato per incrementare la potenza dell’impianto fotovoltaico domestico per la produzione di elettricità o del pannello solare termico per la produzione di acqua calda sanitaria e per riscaldare l’abitazione.

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Considerando la complessità dei progetti (campi eliostatici, torri solari, fornaci solari…), molti eliostati non si lasciano guidare da un moto meccanico casuale ne’ dal meccanismo di un orologio ma sono controllati da sensori o, ormai più comunemente, da software sviluppati ad hoc. Generalmente, tutti gli specchi che compongono i campi di eliostati di una centrale solare-termica sono gestiti da un singolo computer.

La superficie dello specchio deve essere scelta a seconda degli usi per cui deve servire: in genere è una superficie metallica (argento) o anche uno specchio comune quando si desideri utilizzare l’eliostato soltanto come sorgente intensa di luce.

Nella foto in alto, l’ambizioso progetto californiano “Solar Two”, un campo solare-termico dove ogni specchio eliostatico riflette la luce solare in continuo sul ricevitore posto sulla torre.

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Pubblicato da Anna De Simone il 6 dicembre 2014