Un sistema solare termodinamico a concentrazione (termine inglese “Concentrated Solar Power”, CSP) permette lo sfruttamento diretto dell’energia solare convertendola in energia termica ad alta temperatura che, attraverso cicli termodinamici convenzionali, può essere convertita in energia elettrica.
Per generare energia termica i raggi solari vengono concentrati da superfici altamente riflettenti su un ricevitore, in cui scorre un fluido termovettore che viene scaldato fino a raggiungere temperature elevate. La presenza di un sistema di movimentazione delle superfici riflettenti garantisce la costante focalizzazione dei raggi sul ricevitore.
Il calore così generato dall’impianto CSP può impiegato in una tecnologia ormai consolidata che è quella della conversione dell’energia termica in energia elettrica mediante un ciclo termodinamico, oppure sfruttato in processi che necessitano di energia termica ad elevata temperatura, come ad esempio processi industriali o raffrescamento tramite assorbitori.
Dimensionando adeguatamente il parco solare si può produrre più energia termica di quella richiesta, e accumularla in sistemi di stoccaggio per poi utilizzarla in momenti di assenza del sole. Questa caratteristica rende i sistemi CSP sistemi di produzione di energia da fonte rinnovabile programmabili e, soprattutto, li rende sistemi idonei a coprire il carico di base.
In base alla geometria e alla disposizione del concentratore rispetto al ricevitore si possono avere diverse tecnologie di sistemi CSP:
Collettori parabolici lineari (o parabolic troughs): la radiazione solare è concentrata da file lineari di specchi di forma parabolica sul tubo ricevitore, posto nel punto focale degli stessi. Questa tecnologia è fortemente modulare e potrebbe soddisfare esigenze da poche decine di MW a centinaia di MW. E’ la tecnologia più matura e più diffusa.
Collettori lineari Fresnel: la superficie riflettente è costituita da strette file di specchi semipiani che, ruotando insieme a inseguimento del sole, riflettono i raggi solari su un ricevitore fisso posto a circa 8 metri di altezza. Ha le stesse caratteristiche di modularità dei collettori parabolici, ma è ancora considerata una tecnologia innovativa ed è poco diffusa.
Sistemi a torre: decine di specchi piani, chiamati eliostati, inseguono il movimento del sole due assi di rotazione, e concentrano i raggi solari su un ricevitore posto alla sommità di una torre, a diverse decine di metri di altezza. Rispetto le altre tecnologie ha un rendimento leggermente migliore, poiché permette di raggiungere temperature oltre i 600°C, ma, visto che gli specchi oltre una certa distanza riducono drasticamente la concentrazione, non possono andare oltre certe taglie.
Collettori a disco parabolico: un concentratore di forma parabolica concentra la radiazione nel suo punto focale, in cui è posizionato un motore Stirling, producendo direttamente energia elettrica. La movimentazione dello specchio avviene su due assi e il punto focale è molto vicino alla superfcie riflettente, e questo permette al sistema di raggiungere elevate efficienze. Sono impianti stand-alone di piccola taglia, ancora economicamente poco convenienti.
ANEST, Associazione Nazionale Energia Solare Termodinamica, è l’associazione voluta da importanti player italiani interessati allo sviluppo del mercato del Solare Termodinamico a Concentrazione in Italia. Scopo dell’associazione, rappresentare presso le istituzioni gli operatori che già da anni operano nel Solare Termodinamico a Concentrazione e promuovere la conoscenza delle tecnologie e delle opportunità legate allo sviluppo del segmento.
* Questo articolo è tratto da Comunicare Energia, N° 1 Nov-Dic 2010.
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