Concetto innovativo per applicazioni termochimiche destinate ad accumulare calore ad alta temperatura per un utilizzo successivo
La tecnologia a concentrazione solare (concentrating solar power, CSP) è in linea di principio compatibile con l’accumulo termico/termochimico di energia. Il calore in eccedenza proveniente dal Sole viene immagazzinato durante il giorno per alimentare durante le ore serali e notturne un ciclo energetico per la produzione continua di elettricità. Tenendo presente questo, l’UE ha finanziato il progetto RESTRUCTURE (Redox materials-based structured reactors/heat exchangers for thermo-chemical heat storage systems in concentrated solar power plants), che ha lavorato per sviluppare materiali e nuove progettazioni del reattore per la tecnologia di accumulo del calore di prossima generazione per gli impianti CSP basati su cicli di ossidoriduzione (redox) termochimica. Per raggiungere i suoi obiettivi, invece di usare letti impaccati o fluidizzati, il progetto ha sfruttato delle strutture monolitiche porose ottenute interamente o parzialmente dai materiali redox. Questo ha portato alla produzione su scala industriale di strutture a nido d’ape basate su ossido di cobalto. Queste strutture sono state usate per costruire un reattore strutturato/scambiatore di calore in scala pilota che permette l’accumulo termochimico (thermochemical storage, TCS) del calore solare basato sul ciclo redox reversibile in due fasi cobalto/ossido di cobalto. I partner del progetto hanno installato l’impianto pilota in una esistente struttura a torre solare in Germania (Juelich Solar Tower). Essi sono riusciti a dimostrare la tecnologia determinando la capacità ripetibile e quantificabile di accumulo/rilascio del calore in un’ampia gamma di modalità operative dello scarico di energia. Esso ha raggiunto livelli di densità dell’energia accumulata e capacità di stoccaggio soddisfacenti e sono stati proposti ulteriori miglioramenti futuri. Il sistema ha mostrato robustezza e flessibilità di esercizio sufficienti nel corso di 28 cicli redox totali. Il team di RESTRUCTURE ha usato i risultati del pilota per convalidare un dettagliato modello numerico del reattore al fine di progettare un sistema redox TCS su scala industriale, integrato in un futuro impianto commerciale CSP ad alta temperatura. Il concetto redox, insieme ai reattori/scambiatori di calore a nido d’ape monolitici, consentirà lo sviluppo di moduli di accumulo compatti e flessibili al fine di facilitare un’efficienza operativa migliore a un costo ridotto. RESTRUCTURE ha gettato le fondamenta per l’ulteriore sviluppo e commercializzazione di una nuova tecnologia rinnovabile al 100 % per l’industria CSP.
Parole chiave
Energia solare concentrazione, RESTRUCTURE, reattori strutturati, scambiatori calore, accumulo termochimico, ossidoriduzione
