Un riflettore solare pionieristico per applicazioni fotovoltaiche a concentrazione
L’energia solare svolgerà un ruolo fondamentale in relazione alla nostra capacità di ridurre le emissioni e combattere i cambiamenti climatici. Il fotovoltaico genera elettricità in maniera diretta attraverso l’eccitazione di materiali semiconduttori. Le tecnologie di energia solare a concentrazione in grado di concentrare i raggi solari mediante riflettori (specchi) generano calore che può essere utilizzato direttamente per processi industriali (solare termico a concentrazione), oppure stoccato al fine di generare elettricità 24 ore su 24 e 7 giorni su 7 (solare a concentrazione). Queste tecnologie consentono inoltre di produrre idrogeno verde mediante l’impiego di processi termocatalitici o fotocatalitici. Le tecnologie fotovoltaiche a concentrazione flessibili costituiscono i principali contendenti per gli impianti di produzione su larga scala, ma i riflettori solari commerciali si trovano dinanzi varie sfide da superare. Il riflettore solare curvo «RST», brevettato e sviluppato dall’impresa Tewer Engineering (precedentemente nota come Thermal Power Engineering), risolve questi problemi ed è utilizzabile in tutte e tre le tipologie di applicazioni menzionate. Il progetto AUTO-RST, finanziato dall’UE, ha realizzato eccezionali progressi tecnici e ha consentito lo sviluppo di processi produttivi su larga scala rapidi ed efficaci in termini di costi, spianando la strada all’immissione sul mercato di questa soluzione.
Riflettori solari a concentrazione: le sfide imposte dai materiali e dalla progettazione
La maggior parte dei riflettori solari è costituita da uno strato di vetro (specchio d’argento) incollato a un secondo strato di acciaio, una composizione che risulta fragile in condizioni di vento intenso ed è sensibile ai cambiamenti di temperatura. Secondo Marco Antonio Carrascosa Pérez, amministratore delegato di Tewer Engineering e coordinatore del progetto, «a causa dei diversi coefficienti di espansione termica che caratterizzano il vetro e l’acciaio, i cambiamenti di temperatura possono produrre alterazioni nel raggio di curvatura e nelle proprietà ottiche. L’aumento delle onde di calore o il cosiddetto effetto di blocco, il riscaldamento dello strato di acciaio posteriore mediante riflessione sugli specchi di argento retrostanti, sono i processi responsabili di queste variazioni. L’effetto di blocco può persino comportare la fusione della colla».
RST: un riflettore curvo all’avanguardia che supera le aspettative
L’innovativa configurazione a sandwich di RST è composta da uno strato anteriore di vetro a specchio in argento e uno posteriore di vetro a specchio in alluminio, separati da un ulteriore strato di schiuma. Questa configurazione caratterizzata da più strati di vetro permette di eliminare gli effetti di espansione termica. Lo specchio posteriore di alluminio riflette i raggi solari UV nocivi, riuscendo quasi ad annullare gli effetti di bloccaggio, mentre la struttura a sandwich attribuisce una maggiore rigidità, consentendo al riflettore di mantenere un’elevata qualità ottica anche in condizioni di carico elevato. Infine, «la configurazione di RST ci ha offerto la possibilità di realizzare uno specchio anteriore molto sottile, incrementando la riflessività fino al 95,5 %: si tratta di un’incredibile efficienza del sistema», aggiunge Carrascosa. La maggior parte dei riflettori curvi per applicazioni eliostatiche ha una superficie di 4 m2 e offre una qualità ottica compresa tra gli 1,2 e gli 1,4 mrad (ovvero millesimi di radiante, un’unità di misura che determina l’efficacia con cui è possibile mettere a fuoco il fascio di luce: quanto più piccolo il valore, tanto migliore il risultato). AUTO-RST si è prefisso di sviluppare un processo di produzione su larga scala per il suo riflettore RST in modo da permettergli di raggiungere un’eccellente qualità ottica, con un valore non superiore agli 0,8 mrad, e un costo per m2 in linea con quello dei concorrenti. «Abbiamo superato di gran lunga gli obiettivi tecnici che ci eravamo posti, producendo riflettori con una superficie di 7,2 m2 (e quindi i più grandi al mondo) in grado di offrire una qualità ottica compresa tra 0,4 e 0,6 mrad, la metà degli errori ottici, una maggiore riflettanza in ogni tipo di condizione ambientale e un’eccellente resistenza alla corrosione. Tutto ciò è stato realizzato con eccezionali tempi associati al ciclo produttivo, vicini ai 20 minuti per ciascun riflettore, raggiungendo al contempo quanto prefissato in termini di costi», spiega Carrascosa con entusiasmo. Le catene di montaggio automatizzate di Tewer stanno già permettendo la fabbricazione dei grandi riflettori a elevata qualità ottica del progetto con un ritmo quasi doppio rispetto a quanto era possibile in precedenza presso due impianti di energia solare a concentrazione. Il team sta inoltre sviluppando riflettori parabolici per la produzione di calore e di idrogeno. Grazie ai risultati ottenuti da AUTO-RST, le tecnologie fotovoltaiche a concentrazione si stanno scaldando alla grande.
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