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Tecnologia di gestione idrica per centrali solari più sostenibili dal punto di vista economico e ambientale

Il solare a concentrazione (CSP, Concentrated Solar Power) costituisce una delle tecnologie a energia rinnovabile più promettenti e sostenibili grazie alla sua capacità di accumulo per catturare il calore dal sole e trasformarlo in elettricità su richiesta. Tuttavia, la corretta adozione di massa dipenderà, in definitiva, dall’abilità degli impianti CSP di superare grossi ostacoli quali la convenienza economica e l’accesso limitato all’acqua.

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Infatti, per funzionare correttamente, le centrali a vapore così come gli impianti CSP consumano ingenti quantità di acqua: questi impianti utilizzano fino a 3 000 m3/GWh in zone dove l’acqua scarseggia. La maggioranza degli impianti consuma ogni giorno l’equivalente di acqua necessario a svuotare una piscina olimpionica e, tra l’altro, le aree soleggiate in cui il CSP ottiene le sue migliori prestazioni sono di frequente aride. Risparmiare acqua risulta pertanto una questione cardine per garantire che il CSP continui a essere competitivo dal punto di vista economico e funzioni in modo sostenibile. Al fine di ridurre l’utilizzo di acqua negli impianti CSP, il gruppo del progetto WASCOP, finanziato dall’UE, ha realizzato una soluzione integrata adattativa più flessibile. Gli strumenti sviluppati includono diverse tecnologie innovative e strategie ottimizzate che raffreddano i blocchi di potenza e puliscono le superfici ottiche del campo solare. «Questa soluzione olistica fornisce un’efficace combinazione di tecnologie adattabili a ogni campo solare, a ogni configurazione di raffreddamento dei blocchi di potenza e a ogni ubicazione dell’impianto CSP», afferma Delphine Bourdon, coordinatrice del progetto. «L’innovazione di cui si avvale permette una riduzione del consumo idrico compresa tra il 70-90 % nonché un miglioramento considerevole nella gestione idrica degli impianti CSP».

Ottimizzazione dei metodi di raffreddamento e pulizia nei processi degli impianti CSP

I partner del progetto si sono occupati di modellare i componenti dello strumentario destinato alle operazioni di raffreddamento e pulizia. Per quanto riguarda il raffreddamento, sono state studiate diverse tecnologie, tra cui lo scarico ritardato di calore applicando differenti tipi di metodi di accumulo del calore, un dispositivo di raffreddamento ibrido a secco/umido e un innovativo e versatile dispositivo di raffreddamento. I partner hanno progettato e testato i prototipi funzionali per ciascuno di questi dispositivi per poi dotarli di modelli numerici. Ciò è stato fatto per prevedere il risparmio idrico ed energetico fornito da ciascuna tecnologia tramite parametri economici relativi a ogni tipo di ubicazione e configurazione di impianto. «La quantità di acqua solitamente consumata per le operazioni di raffreddamento dei blocchi di potenza è ridotta del 90 %, con un miglioramento nelle prestazioni degli impianti raffreddati a secco in condizioni di esercizio a temperature elevate», spiega Bourdon. In merito alle operazioni di pulizia, diversi tipi di prototipi di laboratorio per sensori di sporcizia attestano risultati promettenti, riuscendo a raggiungere livelli di informazione sulla sporcizia altrettanto accurati. Questi dati, insieme alla preparazione del modello sviluppato per il rilevamento di sporcizia e rugiada, aiuteranno i proprietari degli impianti a risparmiare acqua e programmare in maniera più efficiente gli interventi di pulizia. Inoltre, le tecnologie antipolvere che includono barriere antipolvere per i campi solari e rivestimenti antisporco per i vetri assorbenti e i riflettori hanno mostrato risultati notevoli dopo la validazione in condizioni operative all’esterno. «Secondo le previsioni, gli interventi di depurazione dell’acqua per gli impianti CSP provvisti di queste tecnologie saranno dimezzati se non del tutto assenti», afferma la coordinatrice Bourdon.

Un enorme risparmio idrico, una migliore produzione energetica

Il team del progetto WASCOP ha collaudato e validato con successo i vari strumenti in condizioni reali presso tre siti di collaudo in Francia, Spagna e Marocco, verificando inoltre gli impatti tecnici, economici e ambientali di tutte le soluzioni tecnologiche sviluppate per gli impianti CSP. Gli operatori, i proprietari degli impianti e i fornitori di servizi hanno già espresso il loro interesse in queste tecnologie. «Il progetto WASCOP ha permesso agli utenti finali di avere una visione più globale dell’attuale consumo idrico negli impianti CSP e di sperimentare il potenziale delle tecnologie e delle applicazioni per il CSP», conclude la coordinatrice. «Il progetto ha definito i diversi percorsi da seguire per un miglioramento complessivo in termini di consumo idrico e potenziale commerciale. I risultati, inoltre, contribuiranno a supportare lo sviluppo di energie rinnovabili basate sul CSP in zone in cui la competizione con le popolazioni locali per accedere all’acqua sta acquisendo toni più marcati».

Parole chiave

WASCOP, acqua, CSP, impianto CSP, energia, raffreddamento, blocco di potenza, campo solare, energia solare

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