Una parabola a concentrazione e un motore Stirling, ecco il futuro del Solare

Una parabola a concentrazione e un motore Stirling, ecco il futuro del Solare

 

Scritto da , il 18/05/15

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Per fare un pò di chiarezza tra i tanti articoli molto inesatti apparsi in questi giorni sulla rete, oggi vi parlo della recente invenzione di Ripasso, una società impegnata in tecnologie green che avrebbe messo a punto un sistema innovativo per sfruttare i raggi solari.

Il progetto di Ripasso Energy AB, società svedese, unisce due elementi molto conosciuti come lo specchio parabolico e il motore Stirling, entrambi poco costosi rispetto alle celle fotovoltaiche o rispetto agli stessi impianti a concentrazione solare.

Unenedo queste due tecnologie di due secoli fa, è possibile ottenere una resa energetica molto più elevata, fino al 32%, rispetto al tradizionale fotovoltaico che, a seconda della qualità, genera tra il 9% e il 14% di resa.

Inoltre, rispetto agli impianti fotovoltaici, la superficie occupata a parità di potenza è decisamente ridotta. Con gli impianti fotovoltaici, mediamente sono necessari 8 metri quadri di superficie effettiva per ogni kilovwatt di potenza.

Attenzione però, qui si parla di energia solare e non fotovoltaico.

Negli impianti fotovoltaici, le celle sfruttano un principio fisico che trasforma direttamente la luce solare in energia elettrica mediante la capacità intrinseca delle celle fotovoltaiche.

In un impianto solare a concentrazione, viene sfruttato il fattore termico, presente in misura maggiore e più facile da utilizzare, grazie ad uno specchio concentra i raggi solari in uno specifico punto per ottenere poi, mediante l'accumulo di energia termica (calore), un potenziale trasformabile in energia mediante diversi processi.

Come abbiamo visto, gli impianti a concentrazione solare, sono più remunerativi rispetto al fotovoltaico. Negli Stati Uniti, sono stati realizzati diversi mega impianti, finanziati in parte da Google e Apple, come il progetto SolarCity e Ivanpah Solar, una centrale solare termica da 392 MW.

Il progetto Archimede, testato molti anni fa in Sicilia, sfruttava sali minerali per assorbire il calore durante il giorno, garantendo la produzione di energia elettrica anche di notte.
 
Specchio con Motore Stirling
Specchio con Motore Stirling
 

Torniamo ora al progetto Ripasso.

Ripasso CSP è un impianti costituito da 2 elementi ovvero specchi parabolici e motore Stirling.

Gli specchi parabolici hanno un diametro di 12 metri per un'area complessiva di 104 metri quadri di specchio, con tasso di rifrazione del 95% e una potenza equivalente di 1 kw per metro quadro.

Gli specchi sono motorizzati per seguire il sole e restare sempre cosi alla massima efficienza olte che per riparare l'impianto dal vento eccessivo. Sfruttano la possiiblità di seguire il sole a 360 gradi, su entrambi gli assi.
Riguardo al sistema di inseguimento solare, esiste anche un prodotto italiano realizzato a Vicenza, costituito da un inseguitore solare biassale denominato Ray 90 (clicca qui per maggiori informazioni).

L'enorme superficie è in grado di reggere il vento fino a 45 metri al secondo, un aspetto da considerare visto che la maggior parte degli impianti vengono installati in aree desertiche o semi desertiche.

Come indicato dalla stessa società, sono necessari appena 2 ettari di area per ogni MW di potenza e tutto l'impianto non utilizza acqua come elemento conduttore, che solitamente richiede notevoli costi di gestione.
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Motore Stirling Amatoriale semplificato
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Il motore Stirling

Il motore Stirling, che come il motore a benzina ha una efficienza ridotta pari al 40%, sfrutta il gas a pressione riscaldato fino a 720 gradi e 200 bar di pressione per muovere la turbina o un pistone.  Viene spesso usato nelle discariche, anche italiane, per convertire il biogas generato dai rifiuti sotterrati in energia elettrica.

Il suo funzionamento è semplice: è un motore a ciclo chiuso, solitamente a pressione, che sfrutta il calore per generare un differenziale termico dentro il meccanismo che poi permette di far muovere un pistone. Non avendo camera di combustione, le componenti del motore non sono soggette a rapida usura come invece accade nei motori delle auto.

Avendo poche componenti sotto stress, l'impianto richiede scarsa manutenzione e si mantiene operativo per oltre 25 anni, con un tasso di decadenza sulla resa molto limitato.

Come funziona Ripasso CSP?

Come avrete notato dalla foto, l'impianto è modulare e costituito da un grande specchio convesso che concetra i raggi solari in un box contenente un motore Stirling. Un motore stirling sfrutta un gas riscaldato per generare la pressione necessaria a far girare un rotore interno, un pò come fanno i rotori eolici.

L'impianto sperimentale è stato installato in Sud Africa presso il deserto del Kalahari. Tra i punti di forza, quello di poter essere assemblato in loco grazie al fatto che la sua realizzazione non è particolarmente complessa.
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