Accumulo di energia termica ad alta temperatura
Tra le tecnologie di energia rinnovabile, un vantaggio evidente del solare a concentrazione (concentrating solar power, CSP) è dato dalla possibilità di utilizzare sistemi di accumulo dell’energia termica (thermal energy storage, TES) relativamente a buon mercato. L’opzione più popolare è quella di utilizzare il calore sensibile di un sale fuso che viene riscaldato a specifiche temperature mediante radiazione solare. Il progetto OPTS (Optimization of a thermal energy storage system with integrated steam generator), finanziato dall’UE, è nato con l’obiettivo di a sviluppare un innovativo sistema TES per la futura generazione di impianti CSP. Tale sistema si basa su una configurazione a serbatoio singolo, per fornire un deposito di energia efficiente e innovativo. I risultati sperimentali e la modellizzazione hanno dimostrato la fattibilità in quanto all’impiego della stratificazione (termoclino) di sali fusi per gli scopi di trasferimento e conservazione del calore. Allo stesso tempo, è stato progettato un generatore di vapore integrato per grandi impianti CSP. A tale fine, l’innovativo concetto doveva essere testato su scala rilevante, tuttavia, a causa del ritiro di un partner industriale, non è stato possibile finalizzare questa attività. In ogni caso, risultati di modellazione, dati sperimentali e analisi preliminare dei costi relativi ai componenti suggeriscono che la nuova tecnologia proposta da OPTS è efficace e competitiva in materia di sistemi di accumulo CSP. In particolare, l’uso della stessa miscela di sali fusi per trasferimento e accumulo di calore elimina la necessità di costosi scambiatori di calore in relazione a fluidi di processo diversi. Inoltre, il mezzo di trasferimento del calore può essere mantenuto a temperature più elevate rispetto agli oli, con conseguente riduzione dei costi del sistema TES. La stratificazione della miscela di sali viene ottenuta e mantenuta grazie al relativo valore basso della loro conducibilità termica. Infatti, i sali si comportano come un isolante termico, impedendo la conduzione di calore da un livello all’altro. Il team del progetto OPTS ha studiato la compatibilità termofisica dei materiali e le proprietà di trasporto di calore dei sali fusi analizzati. La ricerca ha incluso la modellizzazione della zona di transizione caldo/freddo e del comportamento relativo allo scambio di calore, come anche l’impatto TES sull’impianto CSP e la progettazione di un impianto di prova. La dimostrazione di successo della scalabilità relativa alla tecnologia (fino a un sistema di 12,5 MWth) contribuirà alla sua integrazione presso impianti CSP attuali e al conseguimento degli ambiziosi obiettivi dell’iniziativa industriale europea sull’energia solare.
Parole chiave
Accumulo di energia termica, energia rinnovabile, solare termodinamico, sale fuso, OPTS
