Un collettore solare gonfiabile fornisce energia a zero emissioni di carbonio
Gli specchi o le lenti sono in grado di concentrare una grande estensione di luce solare in una piccola area per generare calore ed elettricità. Questa tecnologia, nota come solare a concentrazione (CPS), offre un enorme potenziale per la produzione commerciale di energia in Africa del Nord, nel Medio Oriente e nelle regioni meridionali degli Stati Uniti e dell’Europa, dove le celle fotovoltaiche non riescono a soddisfare in modo efficace il picco serale di consumo energetico. Tuttavia, il fatto che l’attuale tecnologia CPS è troppo costosa per colmare l’insufficienza rappresenta un ostacolo. Il progetto HELIOtube ha scartato la tecnologia CPS convenzionale, che richiede riflettori parabolici in vetro a specchio pesanti e costosi, e si è focalizzato sullo sviluppo di un’alternativa economica e leggera che utilizza cilindri gonfiabili di grandi dimensioni per concentrare i raggi solari. I cilindri vengono mantenuti in posizione grazie ad anelli metallici che fanno parte di un’architettura modulare e contribuiscono alla rotazione del tubo per seguire la posizione del sole. Il responsabile del progetto, Christoph Schnabel, afferma: «Il gruppo di ricerca ha prodotto un collettore HELIOtube a grandezza naturale, di 220 metri di lunghezza e 9 metri di diametro, che abbiamo installato e fatto funzionare in un impianto di dimostrazione reale». Un nuovo approccio all’energia solare È stato utilizzato un materiale altamente duraturo, leggero e riciclabile per creare il cilindro, che è composto da tre pellicole di plastica: una di base, una trasparente e una a specchio. La pellicola a specchio separa il concentratore in due camere ermetiche, che si estendono per tutta la lunghezza del tubo. Piccole differenze di pressione tra la camera superiore e quella inferiore flettono verso il basso la pellicola a specchio, in modo da creare un canale a specchio che concentra fino a 100 volte i raggi solari e riscalda il fluido termico che scorre all’interno del ricevitore nella camera superiore sino a temperature che raggiungono i 400 °C. I collettori HELIOtube producono circa un megawatt di energia termica ciascuno e possono essere collegati in modo da formare una centrale termoelettrica solare. L’energia prodotta viene utilizzata direttamente in diversi processi industriali o convertita in elettricità mediante una turbina a vapore. Il sistema, pertanto, può essere applicato su piccola scala, ad esempio per il riscaldamento industriale, oppure per la produzione di elettricità su larga scala. Il collettore HELIOtube arrotolato pesa il 90 % in meno di un analogo riflettore parabolico e si può trasportare facilmente all’interno di un contenitore marittimo standard della lunghezza di 12 metri per poi essere gonfiato nell’apposito sito, in modo da ridurre notevolmente i costi di produzione, trasporto e installazione. Un vantaggio significativo è apportato dal materiale innovativo utilizzato per creare il cilindro, che riduce drasticamente la necessità di preziosa acqua dolce per le operazioni di pulizia. Particelle quali sabbia e polvere, infatti, possono essere spazzate via con aria compressa, con una conseguente diminuzione del consumo idrico. Una tecnologia di convalidata efficacia I ricercatori hanno condotto studi dettagliati di resistenza al vento su un modello in scala per individuare le dimensioni dei dispositivi di protezione dal vento necessarie e determinare e testare la geometria finale e la configurazione di campo del tubo. «Siamo riusciti ad analizzare un’incredibile quantità di dati», osserva Schnabel. «In tal modo, abbiamo compreso e ottimizzato il sistema e l’abbiamo presentato a potenziali clienti, posizionandoci di conseguenza come fornitori di tecnologia a livello internazionale.» Il progetto pilota su larga scala HELIOtube condotto in Spagna ha dimostrato che questa tecnologia di collettori per impianti CPS più economica e a minor intensità di risorse può stabilire un nuovo standard al fine di ridurre l’impronta di carbonio nelle centrali elettriche. Secondo Schnabel, «in questo momento la nostra tecnologia è forse la più flessibile sul mercato e può far fronte praticamente a tutte le applicazioni per i clienti». HELIOtube diventerà un determinante importante dell’utilizzo di CPS ecocompatibili per applicazioni industriali e produzione di elettricità. «I fini ultimi sono l’aumento delle fonti rinnovabili nel mix energetico globale, l’estensione dell’utilizzo dei CPS a una clientela più vasta e l’incremento dell’accettazione generale», conclude Schnabel.
Parole chiave
HELIOtube, solare a concentrazione (CPS), pellicola, ricevitore termico, centrale elettrica
