Lo zolfo è pronto a trasformare il futuro dell’accumulo dell’energia solare
L’accumulo termico dell’energia solare in eccedenza è una caratteristica intrinseca degli impianti solari a concentrazione, che non solo fornisce una produzione affidabile di energia di base, ma può anche affrontare la sfida dell’elettricità su richiesta da fonti energetiche rinnovabili. Il calore può essere conservato a temperature estremamente elevate utilizzando un mezzo di accumulo liquido o solido. Scovare soluzioni più convenienti ed efficienti per raccogliere più luce solare e conservare l’energia termica a lungo è lo scopo del progetto PEGASUS, finanziato dall’UE. Per raggiungere i loro obiettivi, i partner del progetto hanno sfruttato il potenziale dello zolfo per l’accumulo termochimico dell’energia solare e la produzione continua di elettricità priva di carbonio. Questo concetto è stato combinato con un ricevitore innovativo a centrifuga in grado di scaldare le particelle di bauxite fino ai 900 °C tramite l’energia solare concentrata. La tecnologia scaturita è stata collaudata presso la torre solare di Jülich del Centro aerospaziale tedesco.
Ciclo di accumulo dello zolfo: nessuna perdita di energia
Il concetto principale alla base dell’impiego dello zolfo per l’accumulo dell’energia solare si fonda sulla combustione dello zolfo. Il processo innovativo sviluppato dal team del progetto consiste in una serie di passaggi. La luce solare concentrata sulla torre solare viene raccolta in un ricevitore di particelle a centrifuga che fornisce il calore ad alta temperatura per suddividere l’acido solforico (H2SO4) in acqua, biossido di zolfo (SO2) e ossigeno. Nel corso di un secondo passaggio, il biossido di zolfo (SO2) è trasformato in zolfo elementare e acido solforico (H2SO4) all’interno di un innovativo reattore di disproporzionamento. Successivamente, quando serve energia, avviene la combustione dello zolfo per la produzione di calore e SO2 ad alte temperature. «Grazie alla combustione dello zolfo è possibile produrre calore di alta qualità a temperature che superano i 1 200 °C, idonee per la produzione di elettricità mediante turbina a gas. Rispetto ad altri dispositivi di accumulo del calore, l’energia conservata (calore) può essere prelevata a una temperatura superiore a quella del calore immesso in origine (900 °C), permettendo pertanto l’impiego di schemi più efficienti per la produzione di energia», spiega Dennis Thomey, coordinatore del progetto. Durante questo ciclo, lo zolfo è accumulato per formare una pila e l’acido solforico (H2SO4) è conservato in serbatoi appropriati. Quando il sole splende, la pila di zolfo aumenta mentre il serbatoio di H2SO4 si svuota. Durante la notte o quando è nuvoloso, la pila di zolfo si riduce mentre il serbatoio di H2SO4 si riempie. L’energia rinnovabile è generata a velocità costanti di produzione mentre l’acido solforico e lo zolfo sono utilizzati come vettori energetici e riciclati senza quasi alcuna perdita di energia.
Il potenziale promettente dello zolfo
Il ciclo dello zolfo elementare è in grado di conservare e fornire calore a una temperatura superiore di quella che è possibile raggiungere con i sali fusi, il mezzo di accumulo termico tradizionale impiegato nelle torri solari. Peraltro, se paragonato ai sistemi tradizionali di accumulo termico che nel corso del tempo si rendono immancabilmente responsabili di perdite considerevoli di calore nell’ambiente, nello zolfo l’energia solare può essere conservata a lungo termine allo stato solido e rilasciata a piacimento. «Il ciclo dello zolfo non solo è in grado di conservare l’energia solare in modo permanente con perdita di energia pressoché nulla, ma, essendo uno degli elementi solidi più leggeri ed estremamente ricco di energia, possiede una densità energetica 30 volte superiore a quella dei sali fusi. L’accumulo a lungo termine dell’energia solare è un importante presupposto per una totale sostituzione degli impianti a combustibili fossili con fonti di energia rinnovabile», conclude Thomey.
Parole chiave
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