La grande sfida del solare economico notturno

La grande sfida del solare economico notturno

Quando all’inizio dell’anno è stata inaugurata la più grande centrale termica solare al mondo – a Ivanpah, in California – l’accoglienza è stata alquanto fredda. La centrale elettrica è senza dubbio impressionante. Un insieme di 300,000 specchi, ciascuno dei quali grande quanto la porta di un garage, concentra la luce solare su tre torri alte 140 metri per generare temperature elevate. Il calore produce vapore che viene spinto attraverso lo stesso tipo di turbine impiegate nelle centrali a combustibili fossili. Questo calore può anche essere immagazzinato (riscaldando sali fusi, ad esempio) e utilizzato quando il sole tramonta a un costo ben inferiore rispetto a quello delle batterie elettriche (vedi “World’s Largest Solar Thermal Power Delivers Power for the First Time“).

Diversi esperti – inclusi alcuni finanziatori della centrale – sostengono però che questa potrebbe essere l’ultima centrale a energia solare termica del suo genere. David Crane, CEO di NRG Energy, una delle tre aziende (BrightSource Energy e Google sono le altre due), sostiene che l’economia era favorevole quando la centrale è stata proposta sei anni fa. Da allora, il prezzo dei convenzionali pannelli fotovoltaici è crollato. “Ora stiamo investendo nel solare fotovoltaico”, ha detto a una massa di ricercatori e imprenditori nel corso di una conferenza tenutasi qualche mese fa.

Il fascino della tecnologia solare termica è semplice. A differenza dei pannelli solari convenzionali, può generare energia anche quando non splende il sole. In pratica, però, è più cara sia dell’energia prodotta dai combustibili fossili che dell’elettricità generata dai pannelli solari. Per questo motivo, i ricercatori stanno ora lavorando freneticamente per trovare un sistema per rendere la tecnologia più competitiva.

Secondo Philip Gleckman, CTO di Areva Solar,  una grossa sfida nel fatto che le schiere di specchi, i motori e i riduttori utilizzati per seguire il sole, sono cari. Una soluzione, secondo lui, potrebbe arrivare dalla startup Otherlab,  di San Francisco, che sostituisce i motori con un sistema di attuatori pneumatici che possono essere prodotti economicamente con i macchinari attualmente utilizzati per produrre bottiglie di plastica.

Il capo dello sforzo di Otherlab nel solare, Leila Madrone, robot dice che la tecnologia potrebbe abbattere del 70 percento il costo dei campi di specchi utilizzati per concentrare la luce solare. Persino una simile riduzione nei costi, però, non basterà a rendere la tecnologia competitiva rispetto ai pannelli solari – nonostante gli specchi ammontino a un terzo, o addirittura la metà del costo complessivo di una centrale solare termica.

L’abbattimento dei costi richiederà l’incremento della quantità di energia che una centrale solare termica è in grado di generare, affinché possa vendere più energia a parità d’investimento. Un approccio per incrementare la capacità produttiva consiste nell’innalzamento delle temperature, che aumenterebbe l’efficienza complessiva. Al momento, le centrali operano a 650 °C o meno, ma alcuni ricercatori stanno sviluppando sistemi per innalzare la temperatura tra gli 800 °C. e i 1,200 °C. Questo approccio viene perseguito da un’altra startup, la Halotechnics, che utilizza processi di screening ad alta velocità per sviluppare nuovi materiali – incluse nuove forme di sale e vetro – capaci di immagazzinare il calore a queste temperature elevate (vedi “Cheap Solar Power at Night“).

Un’altra opzione, attualmente finanziata da un nuovo programma della Advanced Research Projects Agency for Energy degli Stati Uniti, consiste nell’aggiunta di pannelli solari alle centrali solari termiche. L’idea di base parte dal presupposto che i pannelli solari possono convertire efficientemente in elettricità solo alcune lunghezze d’onda della luce. Gran parte dell’energia nella luce infrarossa e ultravioletta non è convertita ma emessa sotto forma di calore. I nuovi progetti mirano a trovare soluzioni per raccogliere questo calore.

I sistemi solari che combinano il calore e i pannelli solari non sono una novità. Da diversi anni, le aziende offrono sistemi solari che fanno scorrere dell’acqua dietro i pannelli solari – il calore di scarto dei pannelli solari scalda l’acqua a sufficienza per l’uso domestico.

Il nuovo approccio, però, consiste nel ricercare soluzioni per raggiungere temperature molto più elevate – troppo alte per generare elettricità. Metodi simili comportano solitamente la concentrazione di energia solare per generare alte temperature e la deviazione di parte di questa luce solare concentrata verso dei pannelli solari.

In un caso, nanoparticelle sospese in un fluido assorbono quelle lunghezze d’onda che i convenzionali pannelli solari non riescono a convertire efficientemente. Queste nanoparticelle riscaldano il fluido, e la luce che i pannelli solari riescono a utilizzare passa attraverso il fluido per raggiungerli. Altri ricercatori utilizzano specchi che permettono solo ad alcune lunghezze d’onda di passare attraverso.

Secondo Howard Branz, il program manager in carica di questi progetti presso la ARPA-E, la speranza è che il costo aggiunto di questi sistemi ibridi venga ammortizzato da due cose. Anzitutto, i sistemi saranno più efficienti, convertendo potenzialmente più della metà dell’energia solare in elettricità rispetto al 15-40 percento raggiunto dai pannelli solari convenzionali.
Inoltre, la capacità di immagazzinare calore per utilizzarlo a piacimento acquisterà sempre più valore con l’aumentare delle installazioni solari.
La Germania, che ha più installazioni di qualunque altro paese, è talvolta costretta a pagare i paesi vicini perché prelevino l’energia solare in eccesso prodotta nelle giornate di sole. “Questo programma guarda a un futuro che potrebbe avverarsi domani in Germania, fra tre anni in California e cinque in Arizona”, dice Branz. “A un certo punto, questo futuro raggiungerà tutti i paesi che vorranno generare grandi quantità di elettricità con l’energia solare”

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