Energia solare a concentrazione

energia solare a concentrazione

Quando si parla di energia solare a concentrazione si fa riferimento alla tecnologia tipica di un impianto solare termodinamico noto anche come centrale solare termoelettrica centrale solare a concentrazione

Gli impianti solare termodinamici si dividono in quattro tipi: a collettori parabolici lineari, a collettori lineari a riflettori Fresnel, a Torre di energia solare e con riflettori parabolici circolari. A prescindere dal tipo di impianto solare termodinamico, le differenze con gli altri impianti per lo sfruttamento dell’energia solare risiede in uno step in più per la generazione di elettricità.

Differenza tra solare termico e solare termodinamico

L’energia solare a concentrazione deve il suo nome alla fase di captazione dell’energia solare incidente già presente nei comuni impianti solari termici, a differenza del classico impianto solare termico, con il solare a concentrazione propriamente detto si aggiunge un ciclo termodinamico per la trasformazione del calore raccolto mediante una turbina a vapore più alternatore.

Differenza tra solare a concentrazione e solare fotovoltaico

L’energia solare a concentrazione sfrutta come fonte primaria la radiazione solare ma in questo caso non è convertita direttamente in energia elettrica come avviene con il fotovoltaico, piuttosto è accumulata sotto forma di calore per mezzo di tecniche di concentrazione solare, solo in seconda fare, il calore accumulato è convertito in energia elettrica.

Un esempio di impianto che sfrutta l’energia solare a concentrazione è la Torre solare in Spagna dove, l’energia accumulata in forma di calore riscalda un liquido che genera vapore, il vapore poi, aziona un generatore di elettricità.

Energia solare a concentrazione

Come premesso, esistono diversi impianti solari termodinamici che differiscono per il tipo di eliostato (specchi o riflettori) o il tipo di ricevitore. Vediamo in dettaglio:

  • Impianto solare termodinamico a collettori parabolici lineari

In questo tipo di impianto, gli specchi parabolici ruotano su un solo asse e riflettono la luce del sole su un tubo ricevitore posto nel fuoco (punto in cui si concentrano tutti i raggi solari).

Nel tubo ricevitore scorre un fluito termovettore che immagazzina e trasporta il calore trasmesso dagli specchi. Il fluido trasporta l’energia solare a uno scambiatore di calore al fine di produrre vapore.

L’energia termica giunta allo scambiatore di calore porta alla produzione di vapore. Il vapore è usato per azionare una o più turbine in cascata, collegate a loro volta a un alternatore (il complesso turbina + alternatore è detto “turboalternatore”) che porta alla produzione di energia elettrica.

Nota #1
Per ottimizzare la produzione di energia elettrica dal sole, il fluido termovettore, nei momenti di picco energetico, può trasportare l’energia solare (sempre sotto forma di calore) anche a un serbatoio d’accumulo per poi utilizzarla nelle ore serali.

Nota #2 
Le centrali solari termodinamiche impiegano diversi tipi di fluido termovettore. Inizialmente era impiegato olio diatermico mentre oggi sono più diffuse delle miscele di sali chiamate sali fusi. L’olio diatermico ha lo svantaggio di dissociarsi a temperature superiori a 400 °C. Nelle centrali solari termodinamiche che sfruttano l’olio diatermico, la temperatura limite di esercizio è 400 °C mentre per le centrali solari termodinamiche che usano sali fusi la temperatura limite supera i 550 °C. Con l’utilizzo di miscele a sali fusi è possibile inoltre migliorare la capacità di accumulo termico dell’impianto, prolungandone la produttività anche fino a molte ore senza esposizione al sole.

  • Impianto solare termodinamico a specchi lineari a riflettore Fresnel

I riflettori Fresnel consistono in svariate strisce strette e parallele di specchi piani inclinati opportunamente per concentrare la radiazione solare sui tubi ricevitori. I tubi ricevitori sono posti sopra e corrono paralleli alle file di specchi piani.

Questo approccio consente una maggiore superficie riflettente a parità di area occupata. In più, gli specchi piani sono più economici rispetto agli specchi lineari parabolici visti nel tipo di impianto precedente. Per il resto, il fluido termovettore si comporta nel medesimo modo e può differirsi così come descritto nella Nota #2.

  • Impianto termodinamico a Torre di energia solare 

Si tratta delle strutture più esemplari!
Qui, il sistema di specchi riflettenti è indipendente e concentrano l’energia solare su un ricevitore fissato sulla sommità della Torre solare che è posta al centro dell’impianto. La torre solare concentra i raggi raccolti da tutti gli eliostati (specchi riflettenti che inseguono il sole proiettando costantemente le radiazioni luminose sul ricevitore della Torre).

In questo caso, la centrale termodinamica è detta impianto a torre centrale centrale di energia solare a torre. In Europa gli esempi più esemplari sono in Spagna, parliamo della Torre solare di Siviglia PS10 e PS20. Nel ricevitore al vertice della torre scorre il fluido termovettore che trasferisce il calore a un generatore di vapore, che alimenta un turboalternatore. Con questo sistema si possono raggiungere fattori di concentrazione, e quindi temperature, superiori rispetto ai collettori parabolici lineari.

  • Impianto solare termodinamico a riflettore parabolico circolare 

E’ elaborato un fuoco centrale di tipo puntuale che “concentra” tutta la radiazione solare. L’inseguimento solare si opera mediante movimenti su due assi.

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Pubblicato da Anna De Simone il 28 maggio 2015