Energia solare termoelettrica: caratteristiche, applicazioni e progressi

La energia solare termoelettrica Il solare termico è una tecnologia promettente che utilizza il calore del sole per generare elettricità. Questo processo avviene in impianti specializzati chiamati centrali solari termiche, che si sono evoluti a partire dai primi anni ’80. Il vantaggio principale di questa tecnologia è che si tratta di una fonte di energia pulita, abbondante e, soprattutto, rinnovabile.

Un fatto interessante è che, ogni dieci giorni, la Terra riceve dal sole la stessa quantità di energia che esiste in tutte le riserve conosciute di petrolio, gas e carbone messe insieme. Questo vasto potenziale rende l’energia solare termoelettrica fondamentale per un futuro energetico sostenibile. Attualmente coesistono diverse tipologie di impianti solari termici, ciascuno con caratteristiche specifiche. La Spagna occupa una posizione vantaggiosa con diversi stabilimenti in funzione e un settore industriale consolidato, partecipando attivamente a progetti internazionali.

Successivamente, descriveremo in dettaglio le caratteristiche, le applicazioni e l'importanza dell'energia solare termoelettrica nel contesto energetico globale.

Cos’è l’energia solare termoelettrica?

Un centrale solare termica Funziona in modo simile a una centrale termica convenzionale, ma utilizza l’energia solare invece del carbone o del gas naturale. Il principio alla base di queste piante è semplice: i raggi del sole vengono concentrati da una serie di specchi verso un ricevitore centrale. A questo punto è dove le temperature possono arrivare fino a 1.000 ° C.

Questo calore viene trasferito a un fluido (solitamente sali fusi o oli termici), che quando riscaldato produce vapore. Questo vapore muove turbine collegate a generatori che producono energia elettrica. Uno dei principali limiti iniziali degli impianti solari termici era che potevano funzionare solo durante le ore di sole. Tuttavia, con i progressi tecnologici, molti impianti ora dispongono di sistemi di accumulo del calore, che consentono loro di generare elettricità anche di notte.

Tipologie di impianti solari termici

Attualmente esistono tre tipi principali di centrali solari termoelettriche. Sebbene si basino tutti sulla concentrazione dell’energia solare per generare elettricità, differiscono nel modo in cui concentrano la luce solare. Vediamoli ciascuno nel dettaglio:

Impianto solare termico a torre

Questo tipo di pianta utilizza eliostati, che sono specchi montati su strutture mobili in grado di seguire il movimento del sole. Questi specchi concentrano i raggi solari su un ricevitore situato in cima ad una torre centrale. L'energia solare concentrata in quel punto è capace di raggiungere temperature superiori 600 ° C. Nel medio termine, questa tecnologia si è rivelata molto efficiente e affidabile, anche se una delle sue grandi sfide continua a essere la riduzione dei costi di costruzione. In Spagna, l’impianto Gemasolar, situato a Siviglia, è pioniere nell’integrazione dell’accumulo termico a lungo termine, che consente di generare elettricità 24 ore al giorno.

Piatto parabolico o centrale termica solare a piatto Stirling

In questo tipo di pianta, il specchi parabolici A forma di piatto concentrano i raggi del sole in un punto focale dove è situato un motore Stirling, che genera elettricità in modo molto efficiente. Le alte temperature raggiunte nel punto focale del disco azionano il motore, che produce elettricità facendo girare una turbina. Questa tecnologia è stata implementata favorevolmente in luoghi come il deserto del Mojave negli Stati Uniti.

Centrale solare termica parabolica

Le centrali elettriche a canale parabolico Sono i più diffusi a livello commerciale per la loro elevata efficienza e i minori costi di realizzazione. Lunghi specchi curvi a forma di cilindro parabolico catturano la luce solare e la concentrano in un tubo situato lungo il suo asse. Questo tubo contiene un fluido di trasferimento che viene riscaldato e, attraverso un sistema di scambio termico, produce vapore per azionare una turbina. Diversi paesi, tra cui la Spagna, dispongono già di impianti operativi di questo tipo.

Sviluppo dell'energia solare termoelettrica

Le prime basi dell'energia solare termica furono sviluppate da Augustin Mouchot alla fine del XIX secolo, ma fu solo a partire dagli anni '1980 che iniziarono a essere dimostrate applicazioni commerciali praticabili. Da allora il progresso tecnologico è stato significativo, superando diversi ostacoli chiave:

• Alti costi iniziali: Sebbene i materiali e i costi di costruzione fossero inizialmente proibitivi, lo sviluppo di nuove tecnologie ha ridotto notevolmente i costi.
• Accumulo di energia: La sfida principale era l’impossibilità di generare elettricità di notte a causa della mancanza di accumulo termico. Tuttavia, impianti come Gemasolar hanno dimostrato che è possibile immagazzinare calore in sali fusi e produrre energia elettrica per 24 ore.
• Condizioni meteo: Le regioni con un elevato irraggiamento solare sono necessarie tutto l'anno, il che ne ha limitato l'installazione nei climi più temperati. Progetti come Desertec hanno studiato la possibilità di installare grandi impianti in regioni desertiche come il Sahara, utilizzando cavi di trasporto per inviare elettricità in Europa.

Energia solare termoelettrica in Spagna

La Spagna è un paese leader a livello mondiale in termini di installazione di impianti solari termoelettrici. Le condizioni geografiche e climatiche della Spagna, con ampie zone desertiche e abbondanti ore di sole, la posizionano come un ambiente ideale per lo sviluppo di questa tecnologia. I primi impianti pilota furono costruiti nel deserto di Tabernas, ad Almería, negli anni '80, con la SSPS/CRS e la CESA 1. Nel 2007, la Spagna è stata pioniera commerciale con l'impianto a torre PS10 a Sanlúcar la Mayor, Siviglia.

Nel 2011 erano già in funzione 21 impianti solari termici con una capacità totale di 852 MW. Secondo l'associazione Protermosolar, questa cifra è destinata ad aumentare nei prossimi anni. Insieme, questi impianti renderanno la Spagna il più grande produttore di energia solare termoelettrica al mondo, rendendola un punto di riferimento nel campo delle energie rinnovabili.

Applicazioni dell'energia solare termoelettrica

L’energia solare termoelettrica ha molteplici applicazioni sia in ambito domestico che industriale. Alcuni dei punti salienti includono:

• Acqua calda sanitaria e riscaldamento: Nelle case unifamiliari, l'energia solare può coprire fino al 70% del consumo di acqua calda sanitaria.
• Riscaldamento della piscina: Questa tecnologia consente di riscaldare le piscine in modo efficiente e sostenibile durante tutto l'anno.
• Produzione elettrica domestica: I proprietari di casa possono installare pannelli solari per autoprodurre elettricità e persino rivendere le eccedenze alla rete elettrica generale.
• applicazioni industriali: L'energia solare termoelettrica viene utilizzata anche nei processi industriali che richiedono grandi quantità di calore, come la produzione di elettricità, la cottura degli alimenti e la distillazione dell'acqua.

Con normative sempre più severe sulle emissioni e l’aumento dei prezzi dei combustibili fossili, l’energia solare termica sta diventando un’alternativa interessante sia in termini di sostenibilità che di risparmio economico a lungo termine.

L’energia solare termoelettrica continua ad avanzare e a svilupparsi e probabilmente svolgerà un ruolo essenziale nel futuro della produzione energetica globale, contribuendo a ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili e promuovendo un modello più sostenibile ed ecologico.