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Advanced Materials technologies to QUADRUPLE the Concentrated Solar Thermal current POWER GENERATION

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Nuovi materiali aiutano a sfruttare il potenziale dell’energia solare

Un impianto solare-termico pilota ha dimostrato il potenziale insito nei nuovi materiali compositi, il che potrebbe andare a vantaggio di svariate industrie avanzate, da quella delle bevande all’industria chimica.

Cambiamento climatico e Ambiente icon Cambiamento climatico e Ambiente

Le centrali solari a concentrazione (CSP, concentrated solar power) utilizzano specchi per riflettere la luce del sole verso un recettore centralizzato. All’interno di questo recettore si trova un materiale, solitamente un liquido ma a volte un gas, che viene riscaldato dall’energia solare concentrata. «In un impianto CSP è interessante il fatto di poter ottenere due vettori energetici, ovvero calore ed elettricità (con l’aggiunta di una turbina)», spiega Monica Della, coordinatrice tecnica del progetto IN-POWER e responsabile del reparto di conversione energetica e fotonica presso il centro tecnologico spagnolo LEITAT. «Ciò può essere vantaggioso, perché a volte si ha bisogno esclusivamente di calore.» Al contrario, la tecnologia dei pannelli fotovoltaici genera solamente elettricità e la sua conversione in calore può risultare inefficiente. «Un altro vantaggio deriva dalla capacità degli impianti CSP di regolare le temperature», dichiara Della. «In settori industriali come quello alimentare e delle bevande vengono comunemente utilizzate temperature comprese tra i 100 e i 200 gradi Celsius, ad esempio per eliminare i contaminanti nei processi di pastorizzazione.» Dal canto loro, le industrie pesanti e quelle delle sostanze chimiche, che spesso operano a condizioni termiche estremamente elevate, possono avvalersi del solare a concentrazione per portare alcuni processi sino a 400 e 500 gradi Celsius di temperatura.

Nuovi materiali compositi

È qui che si trova il potenziale ma, affinché la tecnologia CSP decolli davvero, è necessaria l’adesione da parte del mondo industriale. «Nel progetto IN-POWER, la nostra idea era quella di ridurre i costi e ottenere efficienze operative», afferma Della. Successivamente, il programma prevedeva la dimostrazione dei risultati presso un impianto pilota di maggiori dimensioni situato nel sud della Spagna. Il gruppo responsabile del progetto ha iniziato cercando di impiegare materiali più economici e leggeri per costruire gli specchi e le strutture di sostegno. «Gli specchi CSP tendono a essere gli stessi che si trovano nei bagni, ovvero realizzati in vetro e con uno strato di alluminio nella parte posteriore», osserva. «Il problema è che sono piuttosto pesanti, perciò per spostarli in modo da rivolgerli verso il sole è necessaria molta forza.» Per affrontare questo problema sono stati sviluppati nuovi materiali compositi che hanno contribuito notevolmente a ridurre il peso e l’ingombro complessivo della struttura. Allo stesso tempo sono stati impiegati materiali polimerici altamente riflettenti, trattati con rivestimenti anti-sedimentazione, per realizzare specchi di prossima generazione. «Ci siamo inoltre concentrati sullo stoccaggio del calore», evidenzia Della. «Si tratta di un punto cruciale perché, se un impianto è in grado di stoccare il calore in modo efficiente, può operare 24 ore al giorno.» Per questo motivo il gruppo responsabile del progetto ha sviluppato un efficiente sistema di stoccaggio termico, ancora una volta avvalendosi di nuovi materiali compositi innovativi. Le dimensioni dei serbatoi di accumulo termico solare sono state ridotte in modo significativo ed è stata registrata una fuoriuscita di calore molto minore grazie a un nuovo rivestimento per l’assorbimento della luce.

Dimostrare la fattibilità industriale

Nella seconda metà del progetto, queste innovazioni sono state riunite in un impianto pilota, che ha consentito al gruppo di studiare le prestazioni dei nuovi materiali, ovvero degli specchi, delle strutture e dei rivestimenti, e di dimostrare la fattibilità della tecnologia dinanzi al panorama industriale. «L’impianto pilota funge pressoché da sala campionaria, in quanto ci consente di presentare la tecnologia ai potenziali clienti», spiega Della. «Due o tre aziende produttrici di bevande hanno già espresso il proprio interesse.» Sebbene il progetto si sia concluso all’inizio di quest’anno, l’impianto pilota è tuttora operativo. «Vogliamo che l’impianto prosegua le proprie attività per diversi anni, in modo da poter dimostrare il ciclo vitale dei componenti», aggiunge. «Si tratta di materiali molto nuovi, per cui dobbiamo convincere l’industria della loro validità.» Un’altra possibile opportunità è la creazione di nuove geometrie mediante l’impiego dei materiali polimerici flessibili speculari. Nuove progettazioni potrebbero portare a nuove applicazioni, mentre gli impianti fotovoltaici e solari a concentrazione ibridi rappresentano un’altra possibilità. «Questo impianto pilota resterà aperto per la ricerca e i progetti futuri», conclude Della.

Parole chiave

IN-POWER, solare, termico, energia, elettricità, sostanze chimiche, CSP, polimero

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