Fotovoltaico Abruzzo

Gli impianti solari termodinamici convertono indirettamente l’energia solare in energia elettrica attraverso due distinte fasi di trasformazione energetica.
La prima fase consiste nella trasformazione dell’energia solare in energia termica di un fluido termovettore; la seconda fase nella trasformazione dell’energia termica in elettricità per mezzo di un convenzionale ciclo termodinamico.

Gli impianti solari termodinamici si suddividono in ibridi e non ibridi.
Negli impianti ibridi l’energia solare viene integrata in un gruppo termoelettrico di produzione convenzionale.
Negli impianti non ibridi l’intera energia solare viene destinata al ciclo termodinamico finale di produzione energia.
Definita con Ps la parte di energia imputabile al solare e Pe l’intera energia elettrica prodotta dall’impianto si definisce la frazione d’integrazione:

Fint = 1 – Ps/Pe

La frazione d’integrazione è dunque un parametro che definisce la quota di energia solare rispetto all’intera energia elettrica prodotta dall’impianto.
Un impianto di produzione termoelettrica convenzionale ha dunque frazione di integrazione pari a 1 in quanto non c’è energia prodotta da fonte solare, mentre un impianto la cui fonte di energia è interamente solare ha frazione d’integrazione pari a 0.
Gli impianti solari termodinamici ibridi sono considerati impianti programmabili ai fini della dispacciabilità dell’energia totalmente prodotta.
Si riportano di seguito alcune informazioni sui sistemi di captazione e sull'accumulo termico dell'energia solare.

Il sistema di captazione dell'energia solare
Le tecnologie, attualmente sviluppate per raccogliere e concentrare la radiazione solare sul fluido termovettore, sono classificate in base al sistema di captazione dell’energia solare diretta:

• impianti con campo specchi e torre centrale (Solar Tower);
• impianti con collettori parabolici lineari (Parabolic Trough);
• impianti con collettori parabolici circolari (Dish Stirling);
• impianti con collettori lineari di Fresnel (Linear Fresnel Reflector).  

Impianti a torre centrale
Negli impianti a torre centrale la radiazione solare viene riflessa e concentrata da specchi lievemente concavi, detti eliostati, su un ricevitore posto alla sommità di una torre.
Gli eliostati si muovono in modo coordinato in modo che la radiazione riflessa e concentrata incida costantemente sul ricevitore. Nel ricevitore circola un fluido che si riscalda a diverse centinaia di gradi e fornisce poi l’energia termica ad un ciclo termodinamico per la produzione di energia elettrica.
Le torri di questi impianti raggiungono un altezza di circa 100 m con possibili problemi di impatto visivo.

Impianti a collettori parabolici lineari In questi impianti la radiazione viene concentrata mediante specchi di forma parabolico-lineare su un tubo ricevitore posto sulla linea focale del collettore e in cui scorre un fluido che riscaldandosi permette di generare vapore ad alta pressione per alimentare il ciclo Rankine.
Questa soluzione rappresenta la tecnologia più matura dal punto di vista commerciale.

Sistemi a disco parabolico (“dish”)
In questi sistemi un paraboloide circolare di alcuni metri di diametro concentra la radiazione su un ricevitore posto nel punto focale. Il paraboloide insegue, attraverso un sistema automatico, la traiettoria solare durante le ore di irraggiamento.
All’interno del ricevitore fluisce un gas che si riscalda ed evolve in un motore Stirling che aziona l’alternatore.
I sistemi dish-Stirling possono funzionare in modo automatico in singole unità oppure in cluster o solar farm costituite da centinaia di esemplari.
Il problema di questa tipologia di ricevitori resta la difficoltà nell’accumulare l’energia termica captata e quindi l’aleatorietà dell’energia prodotta.

Collettori lineari di Fresnel
Il collettore lineare di Fresnel è costituito da una serie di eliostati lineari posti orizzontalmente in prossimità del suolo che riflettono e concentrano la radiazione solare diretta su un tubo ricevitore posto ad una decina di metri circa da terra. Gli eliostati ruotano sull'asse longitudinale per inseguire il moto del sole e riflettere costantemente la radiazione solare sul tubo ricevitore.
I riflettori fresnel rappresentano un’alternativa a basso costo rispetto agli specchi parabolici.


Il sistema di accumulo termico
Per accedere agli incentivi l'impianto solare termodinamico deve essere dotato di un sistema di accumulo termico dell’energia captata che consente di migliorare la dispacciabilità dell'energia elettrica prodotta.
Come mezzo per l’accumulo dell’energia termica del sistema sono stati sperimentati aria, acqua, oli diatermici, miscele di sali.
Fra questi il più promettente è costituito da una miscela di sali fusi composta da nitrati di sodio e potassio.
I sali consentono di raggiungere elevate temperature di esercizio ma presentano un problema legato alla temperatura di solidificazione (relativamente elevata).
È quindi necessario un monitoraggio costante e l’introduzione di resistenze di riscaldamento che evitano la solidificazione.
In alcuni impianti viene realizzato un ciclo “downtherm” con un serbatoio dimensionato per evitare che il fluido di accumulo termico solidifichi.
Il serbatoio può essere unico oppure possono essere utilizzati più serbatoi.
Si definisce capacità termica nominale del sistema di accumulo termico la quantità di energia termica, espressa in kWh termici, nominalmente immagazzinabile nel sistema di accumulo, definita secondo la relazione:

Cnom = Macc*Cp*DT

Dove:
Macc è la massa totale del mezzo di accumulo (kg)
Cp è il calore specifico medio del mezzo di accumulo nell’intervallo di temperature utilizzate (kWh/kg/°C)
DT è la differenza tra le temperature massima e minima di funzionamento del mezzo di accumulo (°C)

Nei sistemi sperimentali in esercizio si raggiungono temperature sul ricevitore di circa 550 - 600°C in uscita e 250-300 °C in ingresso variabili in base al fluido utilizzato nel ricevitore ed alla tecnologia di captazione.
Alcuni impianti solari termodinamici denominati SEGS sono stati realizzati negli anni 80’ e stanno dimostrando la fattibilità di questa tecnologia come ulteriore modalità per la produzione dell’energia elettrica.
Attualmente paesi come Spagna e Stati Uniti hanno avviato attraverso cospicui finanziamenti la realizzazione di una serie di nuovi impianti.


Fonte: GSE