Dall'Italia arriva STEM, il solare termodinamico a sabbia

Dall'Italia arriva STEM, il solare termodinamico a sabbia

Un'alternativa al fotovoltaico, nella corsa alle rinnovabili, è il solare termodinamico (concentrated solar power) che consente di sfruttare la luce del sole in modo altrettanto efficace. Il sistema alla base di un impianto termodinamico è quello di utilizzare specchi in grado di indirizzare il fascio di luce verso un punto preciso, occupato da un tubo pieno di un fluido (oli o sali fusi) che andrà a scaldare un serbatoio d'acqua e trasformerà il liquido in vapore, poi convertito in elettricità. Il principio di fondo andrebbe fatto risalire ad Archimede e i suoi specchi ustori.

Per quanto si tratti di un sistema innovativo, le polemiche non hanno tardato ad arrivare, soprattutto in relazione alla costruzione di un nuovo impianto in Basilicata da 50 MW, che segue quello di Priolo dell'Enel. I cosiddetti "comitati del NO" si oppongono proprio all'uso di oli minerali diatermici all'interno del tubo ricevitore, che andrebbero ad inquinare il territorio circostante allo stesso modo di altri combustibili fossili.

STEM: il solare termodinamico del Gruppo Magaldi

Il Gruppo Magaldi, realtà industriale impegnata nella produzione di macchine per il trasporto di materiali ad alta temperatura, ha fornito un'alternativa interessante al tradizionale impianto solare termodinam

ico: STEM, il solare termodinamico a sabbia, basato su una struttura modulare innovativa ed economica. L'idea arriva proprio dal presidente del Gruppo, Mario Magaldi, il quale ha scelto di puntare sulla sabbia per sopperire alle problematiche esposte in relazione a questo tipo di impianti.

Il Gruppo industriale Magaldi mette a punto STEM, l'impianto solare termodinamico a sabbia

(Il Gruppo industriale Magaldi mette a punto STEM, l'impianto solare termodinamico a sabbia)

Come funziona STEM?

Il solare termodinamico a sabbia delle Industrie Magaldi è costituito da una struttura modulare, i cui moduli standard sono da 500 KW e possono essere assemblati in modo variabile a seconda delle esigenze di impianto. STEM si basa su un sistema di specchi montati su dispositivi eliostati in grado di captare la traiettoria dei raggi solari e di indirizzarli su specchi secondari posti su una torre di 36 metri, i quali a loro volta riflettono la luce su un ricevitore a terra; i raggi concentrati vengono mandati appunto verso una sorta di contenitore, all'interno del quale troviamo della sabbia, ma ridotta allo stato di un fluido composto di aria e particelle sospese ("letto fluido").  La sabbia dunque, grazie a un procedimento chimico, si comporta come un vero e proprio liquido.

All'interno del ricevitore poi troviamo uno scambiatore di calore in cui passa dell'acqua che, a contatto con il calore del letto fluido, si trasformerà in vapore e verrà convogliata in modo tale da produrre elettricità.

Uno degli aspetti migliori di STEM risiede proprio nell'utilizzo della sabbia: una parte viene usata per produrre in modo continuo calore e vapore, ma un'altra parte viene accumulata in modo da poter fornire riserve energetiche per i momenti di buio o ombra. Questo aspetto è reso possibile proprio dalle proprietà di accumulo termico della sabbia.

Esistono delle condizioni favorevoli alla costruzione di un impianto solare termodinamico a sabbia:

  • il tipo di sabbia: è preferibile utilizzare la sabbia silicea di fiume, perché rispetto a quella normale ha una maggiore conduttività termica, dovuta alla dimensione delle particelle
  • spazio a disposizione e clima: per costruire un impianto del genere è necessario disporre di 2 o 3 ettari di terreno (prendendo in considerazione il modulo standard di 500 KW) e di un clima molto caldo (sono ottimali le zone desertiche e semidesertiche)

In STEM la luce del sole viene riflessa dagli specchi verso un ricevitore pieno di sabbia, ridotta allo stato di letto fluido

(In STEM la luce del sole viene riflessa dagli specchi verso un ricevitore pieno di sabbia, ridotta allo stato di letto fluido)

Quali sono i vantaggi di STEM?

Il Gruppo Magaldi ha specificato più volte, soprattutto tramite il direttore scientifico del progetto l'ing. Gennaro De Michele, quanto l'impianto sia innovativo e performante rispetto a un comune sistema solare termodinamico, in virtù proprio dell'utilizzo di un materiale ricco di possibilità come la sabbia. I vantaggi di STEM sono numerosi:

  • accumulo termico fino a 10/15 ore, semplicemente aumentando la quantità di specchi e di sabbia nel ricevitore
  • con la tecnica del letto fluido, la sabbia assume su di sé le proprietà di un liquido, tra cui soprattutto la capacità di trasferire calore
  • rispetto a un liquido, possiede un'ulteriore vantaggio: una capacità termica superiore, che gli consente di accumulare calore fino a temperature altissime (fino a 1600 gradi, la temperatura di fusione della sabbia silicea)
  • utilizzo di un materiale poco costoso, disponibile in natura in grosse quantità ed ecosostenibile, perché in grado di essere riutilizzato e smaltito senza danni all'uomo e all'ambiente
  • sistema semplice, modulare, in cui è possibile cambiare i pezzi (sabbia, specchi) o assemblarli a seconda delle esigenze
  • sistema ibrido: anziché insufflare aria nel contenitore di sabbia, è possibile ricorrere a combustibili gassosi naturali, come il metano, producendo la stessa quantità di calore ed energia, senza per questo inquinare di più
  • rispetto agli oli diatermici, inquinanti, deteriorabili ad alte temperature e infiammabili, e rispetto ai sali minerali fusi, che solidificano negli impianti con troppa facilità, la sabbia non presenta rischi di questo tipo, se sottoposta a un procedimento chimico come quello del letto fluido

Sfruttando queste caratteristiche, il Gruppo Magaldi ha messo in piedi per ora un prototipo di STEM da 150 KW termici che ha funzionato senza problemi per circa 2000 ore, come spiega Gennaro De Michele a Radio24. Nel futuro l'impianto sarà però costituito di moduli da 500 KW, di 200 x 200 metri, a forma di croce, componibili ad incastro. Il modello STEM potrebbe trovare facilmente applicazione in altri paesi all'infuori dell'Italia, in virtù della necessità di climi molto caldi e di zone ampiamente soleggiate.

AutoreDott.ssa Irene Armaro

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