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A Photovoltaic Plant with thermal co-generation

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Verso il primo impianto ibrido al mondo che coniuga fotovoltaico e accumulo termico

Se si vuole che le fonti rinnovabili diventino la soluzione energetica più utilizzata al mondo, sarà necessario affrontare la sfida di immagazzinare questo tipo di fonte di energia intermittente. Per ovviare al fatto che gli accumulatori a batteria elettrica si sono dimostrati troppo costosi, SPIRE ha sviluppato una soluzione ibrida che sfrutta il meglio di due tipi di energia: fotovoltaica e termosolare.

Energia

Le tecnologie convenzionali per le torri solari a concentrazione (CSP, concentrated solar power), che si avvalgono di specchi per sfruttare l’energia fornita dal sole, hanno difficoltà a competere con le loro alternative a base di energia rinnovabile, in gran parte a causa dei costi ad esse associati. Ciononostante, nel contesto odierno di aumento della domanda di soluzioni che impiegano il fotovoltaico (FV) e l’energia eolica, la loro natura intermittente implica che, per soddisfare tale domanda, sarà necessario focalizzarsi nello stoccaggio dell’energia. Le tecnologie CSP potrebbero svolgere un importante ruolo in quest’ambito. Il progetto SPIRE, finanziato dall’UE, ha sostituito gli specchi degli impianti solari termodinamici a torre con pannelli FV, che sono stati integrati con un filtro intelligente. Questo filtro separa la radiazione solare in uno spettro, facendo passare la radiazione utilizzata dal pannello FV (principalmente luce visibile) e, al contempo, riflettendo il 40 % dell’energia (per lo più luce blu e infrarossa) da catturare come energia termica. La tecnologia, nota come BlueSolar, non emette CO2, è adeguata per soluzioni fuori rete, non necessita di alimentazione a combustibile, è scalabile e il suo filtro personalizzato può essere adattato per ogni tipo di situazione, in particolare quelle in cui sono presenti spettri luminosi e apposite applicazioni o modalità operative.

La soluzione ibrida

BlueSolar sostituisce gli specchi in argento delle torri solari a concentrazione con moduli FV dotati di un filtro ottico integrato in grado di selezionare la luce che separa lo spettro solare, trasmettendo alle celle FV in materiale semiconduttore solo le lunghezze d’onda utili e riflettendo quelle restanti sul ricevitore termico centrale della torre. Queste ultime lunghezze d’onda generano calore, che può essere accumulato a un costo nettamente inferiore rispetto a quello associato alle batterie elettriche e, successivamente, convertito in elettricità grazie alle turbine o impiegato allo scopo di produrre vapore per processi industriali. «Da un lato, i pannelli FV rappresentano il modo più economico e semplice di produrre elettricità direttamente dal sole; dall’altro, il processo di accumulo termico è più facile ed economico rispetto a quello di immagazzinare elettroni. La nostra soluzione è unica in quanto combina queste due tecnologie», afferma Jose Julio Caparros. Gli impianti BlueSolar possono essere integrati con gli attuali impianti FV ed eolici, effettuando lo stoccaggio della loro elettricità mediante il riscaldamento elettrico: una modalità più competitiva rispetto alle batterie elettriche. Inoltre, la combinazione di elettricità e calore può essere utilizzata anche per una vasta gamma di applicazioni, tra cui desalinizzazione, calore per processi industriali, agricoltura e riscaldamento/condizionamento urbano. «Abbiamo collaudato la tecnologia in alcuni dei migliori centri tecnologici europei e siamo rimasti soddisfatti dei risultati ottenuti, che si sono dimostrati in linea con le progettazioni e le simulazioni ingegneristiche e hanno mostrato un miglioramento dell’efficienza rispetto ai sistemi FV e CSP non combinati di oltre il 30 %», afferma Caparros.

Promuovere l’attuabilità delle fonti rinnovabili

BlueSolar contribuisce a garantire alle fonti rinnovabili una maggiore penetrazione nel mercato, offrendo in parallelo diversi vantaggi, quali la riduzione del riscaldamento globale. il miglioramento della salute pubblica, un’energia inesauribile, affidabile e resiliente, prezzi inferiori e la creazione di nuovi posti di lavoro ecologici. Vi sono inoltre ulteriori vantaggi operativi, tra cui nessuno spreco di energia dovuto a sovraccarico della capacità di accumulo termico o della turbina, una migliore utilizzazione della radiazione diffusa, che comporta un incremento della risorsa solare, una minore impronta sulla terra per impianto installato, nessuna degradazione degli specchi, in quanto i filtri sono costituiti di ossidi inorganici e turbine ad avvio rapido, per una risposta più veloce alle carenze di energia dovute a nuvole, ecc. Per di più, grazie ai prezzi più competitivi rispetto a FV e batterie, BlueSolar offre una soluzione proficua per l’intera durata dell’impianto, che viene stimata tra i 25 e i 30 anni.

Verso la commercializzazione

Il team sta ora progettando il primo impianto pilota, oltre a una fabbrica di filtri su piccola scala. Al contempo, sta lavorando alla commercializzazione della tecnologia sia per lo stoccaggio dell’energia, sia per il calore destinato ai processi industriali. «Potremmo diventare la prima azienda nel mercato libero a vendere energia non programmabile generata mediante impianti solari, senza la necessità di applicare tariffe speciali affinché il commercio sia redditizio», dichiara Caparros.

Parole chiave

SPIRE, batteria elettrica, elettricità, fonti rinnovabili, termosolare, fotovoltaico, lunghezze d’onda, stoccaggio, riscaldamento globale, turbine, energia

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