Tecnologia solare a concentrazione - Tesina

Tecnologia solare a concentrazione ad alta temperatura

A.S. 2012-2013 5° A TIEL

Mappa generale

Sommario

• L’Italia e le tecnologie solari a concentrazione
• Tecnologie CSP per la produzione di elettricità e idrogeno
• I principali programmi e iniziative internazionali
• Il programma sulle tecnologie solari a concentrazione
• Il progetto Archimede
• Bibliografia

Sommario

La tecnologia solare a concentrazione potrà avere nei prossimi decenni un ruolo fondamentale per la produzione energetica mondiale, sfruttando calore ad alta temperatura da fonte solare per produrre energia elettrica tramite la conversione termodinamica o di idrogeno (tramite la scissione dell’acqua per via termochimica), con cicli completamente rinnovabili e senza emissioni di gas serra, a costi competitivi.

Inoltre questo tipo di energia si potrebbe integrare con altre tecnologie rinnovabili (eolica e solare fotovoltaica) che dovranno contribuire alla crescente domanda europea di “elettricità verde”.

L’Italia e le tecnologie solari a concentrazione

L’interesse dell’Italia nel settore delle tecnologie CSP:

1. Perseguire lo sviluppo tecnico e industriale di questa tecnologia allo scopo di assicurarsi, in un’ottica di integrazione euro-mediterranea e di globalizzazione della problematica ambientale, un flusso di “energia verde” a costi vantaggiosi;
2. Assicurarsi in tempo una quota sostanziale del futuro fatturato globale connesso, in termini di R&S, di imprenditorialità e di commesse industriali ad aziende italiane.

La tecnologia CSP per la produzione di elettricità e idrogeno

La tecnologia CSP per la produzione di idrogeno

Le tecnologie solari utilizzano la radiazione diretta del sole, concentrandola sugli specchi. Le applicazioni sono principalmente la produzione di elettricità e la realizzazione di processi chimici ad alta temperatura, fra cui la produzione di idrogeno tramite dissociazione dell’acqua.

Tuttora sono tre le principali tipologie di impianti a concentrazione:

• Impianti con collettori parabolici lineari
• Impianti a torre centrale
• Impianti con collettore a disco parabolico

Impianti con collettori parabolici lineari

Questo tipo d’impianto usa specchi di forma parabolica, che ruotano solo su un solo asse, riflettono e concentrano i raggi del sole su un tubo (tubo ricevitore), dove al suo interno scorre un fluido “termovettore”; solitamente il fluido è composto da oli sintetici e trasferisce il calore a un generatore di vapore per la produzione di elettricità tramite un turboalternatore. Un esempio di quest’impianto entrò in funzione nella metà degli anni ’80 a Kramer Junction nel deserto del Mojave (California), con 9 postazioni per una potenza di 354 MWe.

Impianti a torre centrale

Questo tipo d’impianto utilizza un sistema di specchi indipendenti (eliostati), concentrando i raggi solari su un “ricevitore”, posto sopra all’estremità della struttura della torre.

Dal ricevitore un fluido opportuno 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. Uno di questi principali impianti è il Solar Two presente negli USA, con una resa di 10 MWe.

Impianti con collettori a disco parabolico

Questo tipo di impianto è costituito da pannelli riflettenti di forma parabolica che inseguono il sole, con un movimento di rotazione attorno a due assi ortogonali, e concentra la radiazione solare su un “ricevitore” montato nel punto focale.

Il calore ad alta temperatura viene normalmente trasferito ad un fluido ed utilizzato in un motore, posizionato al di sopra del ricevitore, dove si produce energia meccanica o elettrica.

La tecnologia CSP per la produzione elettrica

Gli impianti CSP trovano attualmente un’applicazione concreta solo nella produzione di elettricità; anche nel breve-medio termine questa sarà con ogni probabilità la principale applicazione. Gli impianti CSP per affermarsi devono fronteggiare un’agguerrita competizione sul piano dei costi di generazione dell’energia.

In ogni caso il problema di ridurre il costo di produzione e di aumentare il valore di mercato dell’energia prodotta rimangono gli aspetti principali per acquisire quote di mercato.

Per diminuire il costo di generazione si può agire sostanzialmente su due aspetti:

• Ridurre i costi specifici di investimento;
• Aumentare l’efficienza di produzione.

I due principali progetti: temperatura e continuità di esercizio

I problemi principali relativamente alla tecnologia CSP sono i seguenti:

La temperatura raggiungibile e la continuità di servizio.