Il futuro del fotovoltaico è di sabbia
Mentre studi dell'università del Michigan (negli Stati Uniti) dimostrano la presenza nei deserti di cariche elettriche in grado di trasportare i granelli di sabbia e depositarli in maniera ordinata (con importanti implicazioni in campo climatico e astronomico), un'azienda italiana (in collaborazione con l'Università di Napoli e il CNR, Consiglio Nazionale della Ricerca) ha dato il via al progetto Stern, il primo nel suo genere a proporsi lo studio della sabbia di fiume come letto fluidizzato.
(Recenti studi americani hanno dimostrato la presenza di cariche elettriche nei deserti)
Per capire di cosa si tratta, dobbiamo partire dalle origini e, cioè, da una "pecca" del fotovoltaico più tradizionale. L'immagazzinamento dell'energia dei raggi solari da trasferire a un generatore di energia elettrica è, infatti, normalmente affidata a fluidi di trasmissione; i più comuni sono olio diatermico (che, grazie all'alto peso molecolare, può essere scaldato ad alte temperature senza decomporsi) e sali fusi (un fluido termovettore che può raggiungere la temperatura di 550 º C, parecchio più alta rispetto ai 400 º C degli oli minerali o sintetici). Maggiore è la temperatura di esercizio del fluido, maggiore è l'efficienza complessiva dell'impianto: il volume di fluido utilizzato è minore, l'impianto è semplificato e i costi si riducono.
Se, dunque, in un impianto fotovoltaico le temperature superano quelle "adatte" ai fluidi di trasmissione, non può chiaramente funzionare al massimo dell'efficienza.
(Perché un impianto fotovoltaico funzioni al massimo dell'efficienza, deve essere dotato di fluidi di trasmissione adeguati)
La questione è, dunque, quella di individuare sempre nuovi materiali che permettano di accumulare il calore del sole sino a temperature altissime, rendendo il processo effettivamente pulito ed ecosostenibile. Ed è qui che entra in gioco la sabbia e, per l'esattezza, la sabbia di fiume.
Si è scoperto, infatti, che una miscela di piccole particelle sospese in aria si comporta esattamente come un fluido; il che comporta che ai tradizionali fluidi di trasmissione per immagazzinare il calore solare, può essere sostituito un materiale solido, ovviamente con caratteristiche adatte. La sabbia di fiume risponde esattamente a queste caratteristiche:
- È in grado di sostenere temperature superiori ai 1000° C.
- Può immagazzinare l'energia solare per un arco di tempo che può giungere sino alle 5/6 ore.
(Per le sue caratteristiche, la sabbia di fiume sembra la più adatta agli esperimenti su nuovi "fluidi" di trasmissione, più efficienti)
Se, però, il progetto Stern è il primo al mondo a essersi proposto di studiare questa applicazione della sabbia di fiume al fine di migliorare l'efficienza degli impianti fotovoltaici, l'utilizzo della sabbia nel settore fotovoltaico vanta anche altre applicazioni.
Nel 2011, il Sahara Solar Breeder Project (nato dalla collaborazione tra la Università di Tokyo, TU, e la Università di Scienze e Tecnologia di Oran, USTO) si era, infatti, proposto di costruire nel deserto un impianto per trasformare la sabbia in un silicio di qualità sufficientemente elevata da essere utilizzato nella produzione di pannelli solari (anche questo un primato, sino a quel momento non tentato da nessuno).
(Un modello del Sahara Solar Breeder Project)
Ovviamente, il modello prevede che le centrali siano alimentate dall'energia proveniente da impianti fotovoltaici e che, in parte, andrà a soddisfare il fabbisogno energetico necessario alla costruzione e attivazione di altri impianti per la produzione di silicio dalla sabbia del deserto. Per la distribuzione dell'energia, si è pensato di ricorrere a superconduttori ad alta temperatura; la rete ad alta tensione sarà così in grado di trasportare 100 GW di energia elettrica sino a una distanza di almeno 500 Km.
Viene, infine, dalla sabbia del deserto anche la Fondazione Desertec, il progetto globale per le energie rinnovabili che mira a sfruttare, in particolar modo, i deserti mondiali più fortemente assolati. L'obiettivo è soddisfare, entro il 2050, il 15 % del fabbisogno energetico europeo attraverso l'energia rinnovabile proveniente dal deserto, utilizzando le linee ad alta tensione.
