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Solare termodinamico

Tecnologie d'impiego e prestazioni del solare termodinamico

    I collettori solari possono essere utilizzati anche per produrre energia elettrica. Il principio di funzionamento è molto simile a quello dei collettori termici, ma in questo caso l’idea è quella di concentrare mediante appostiti specchi le radiazioni solari su un unico corpo (assorbitore) che è quindi in grado di scaldare l’acqua fino a farla bollire e non più solo a bassa temperatura.

    A questo punto l’acqua in evaporazione può azionare una turbina e il ciclo diventa quindi del tutto assimilabile a quello di una tradizione centrale a vapore, con la differenza che il generatore di vapore viene sostituito dall’impianto solare termodinamico.

     

    Esistono essenzialmente 4 tipologie di impiego per produrre energia con il solare termodinamico, come da figura illustrativa.

    1. Specchio parabolico: è largamente la tecnologia più diffusa, soprattutto nel deserto della California. Lo specchio (riflettore) ha una forma tale da riflettere i raggi solari sull’assorbitore che si trova esattamente al centro dello specchio stesso.

    Per dare un’idea del principio di funzionamento pensate alla lente di ingrandimento puntata su un foglio: essa raccoglie i raggi solari concentrandoli in un unico punto (che corrisponde al nostro assorbitore) che dopo un certo tempo raggiunge temperature talmente elevate da generare un buco nel foglio. Nello specchio parabolico l’assorbitore è un tubo che attraversa longitudinalmente tutti gli specchi che vengono messi in serie. E’ possibile cambiare l’orientamento degli specchi ma muovendosi unicamente sulla rotazione degli stessi (un grado di libertà).

    I vantaggi legati a questa tecnologia sono la grande disponibilità commerciale, la modularità, i costi ridotti dei materiali da utilizzare e la possibilità di immagazzinamento dell’energia così raccolta.
    Gli svantaggi sono invece legati alle temperature che si riescono ad ottenere (non superiori ai 400 °C e quindi con una qualità di vapore piuttosto bassa) e il fatto che sono necessarie grandi superfici.

    2. Specchi parabolici: questa tipologia è del tutto assimilabile alla precedente, con la differenza che lo specchio non è unico, ma diviso in tanti specchi sottili. Le caratteristiche funzionali sono del tutto simili allo specchio parabolico, ma questo gode di una maggiore versatilità: infatti le fasce di specchi sono più facilmente orientabili in maniera ottimale.

    3. Disco parabolico: il principio di funzionamento è il medesimo degli specchi parabolici (nonché della lente di ingrandimento su un foglio di carta), ma in questo caso l’assorbitore è un disco posto nel unico punto del paraboloide a cui convergono tutti i raggi rifletti (fuoco). Il paraboloide gode di più gradi di liberà e può essere orientato anche in altezza in modo da ricevere sempre i raggi solari in maniera ottimale.
    Il vantaggio di questa tecnologia è che raggiunge elevate efficienze, mentre gli svantaggi risiedono invece nei costi ancora non ben definiti ma comunque elevati.

    4. Ricevitore centrale: un palo di altezza molto elevata (ricevitore) è disposto al centro di un campo di specchi opportunamente orientati in modo da riflettere sul ricevitore i raggi solari. E’ una tecnologia in grado di fornire vapore a temperature molto elevate (potenzialmente anche 1000°C, anche se ad oggi nella pratica non si superano i 565°C) e quindi di qualità molto elevata. E’ una tecnologia di grandissime prospettive, ma che ad oggi presenta costi di realizzazione troppo elevati per essere competitivo nel mercato della produzione di energia elettrica.

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