• Articolo Masdar City, 8 gennaio 2016
  • Pubblicati i risultati del progetto Sandstock

    Solare termodinamico: addio oli e sali, basta solo la sabbia del deserto

  • Dimostrato negli Emirati Arabi come la sabbia possa essere impiegata con successo negli impianti di solare termodinamico per immagazzinare l’energia termica fino a 1000° C, senza bisogno di un fluido termovettore

 

Solare termodinamico: addio oli e sali, basta solo la sabbia del deserto

 

(Rinnovabili.it) – Accumulo energetico a chilometri zero per il solare termodinamico degli Emirati Arabi. Un team di ingegneri del Masdar Institute of Science and Technology era alla ricerca di un materiale economico a facilmente reperibile per stoccare l’energia termica negli impianti solari a concentrazione. Perché allora non guardare ad una delle materie prime più abbondanti a livello locale? Nasce così Sandstock, progetto di ricerca che ha sviluppato un sistema di raccolta e stoccaggio dell’energia solare low cost, a base unicamente di particelle di sabbia del deserto. In realtà l’utilizzo di questa materiale per lo storage non è una novità: accumulatori solidi sono spesso usati all’interno di sistemi duali in coppia con fluidi termovettori. Tuttavia se i primi sono elementi economici – per l‘appunto sabbia, calcestruzzo o rocce – i secondi, tipo gli oli termici, sono decisamente più cari (a meno che non si usi come fluido l’aria, come nel caso dell’impianto STEM).

 

US Solar Holdings is developing a method for storing thermal energy in sand by passing it over the surface of a heat exchanger.L’approccio scelto dai ricercatori di Sandstock elimina completamente dall’equazione proprio il componente più costoso, facendo fare tutto il lavoro – raccolta, trasferimento e immagazzinamento del calore – alla sabbia e alla gravità. La chiave del progetto è il nuovo design, letteralmente ispirato ad una tradizionale clessidra: il sistema è dotato di un serbatoio freddo dove si trova inizialmente la sabbia a forma di cilindro cavo. Aprendo una valvola, i granelli scivolano nel serbatoio sottostante chiamato “serbatoio caldo”, riscaldandosi sotto l’azione della luce solare concentrata. Quando necessario, uno scambiatore di calore in tre fasi – costituito da un preriscaldatore, un evaporatore e un surriscaldatore – verrà quindi immerso nella sabbia in movimento, producendo vapore surriscaldato e quindi elettricità.

 

Il Dr. Behjat Al Yousuf, coautore della ricerca ha spiegato i risultati raggiunti fino ad ora: “Le analisi hanno dimostrato che è possibile utilizzare sabbia del deserto come materiale TES fino a 800-1000 ° C. La composizione chimica di sabbia è stato analizzato con la fluorescenza a raggi X (XRF) e tecniche di diffrazione dei raggi X (XRD), che rivelano la dominanza di quarzo e materiali carbonatici”.

“La disponibilità di questo materiale in ambienti desertici, come gli Emirati Arabi Uniti consente significative riduzioni dei costi nei nuovi impianti di solare termodinamico, che possono utilizzare quindi la sabbia sia come materiale TES che come assorbitore solare”, ha aggiunto il collega Nicolas Calvet. Parallelamente alla caratterizzazione della sabbia, il progetto ha realizzato e testato un prototipo su scala di laboratorio su un piccolo forno solare da 1 MW presso il laboratorio del CNRS PROMES, in Francia. Il passo successivo sarà quello di testare un prototipo su scala pre-commerciale presso la Piattaforma Solare del Masdar Institute.

6 Commenti

  1. Paolo Daino
    Posted gennaio 9, 2016 at 9:53 am

    Interessante l’applicazione della sabbia al posto dei sali fusi nell’impianto termodinamico. molto meno inquinanti ma saranno ancora competitivi per piccoli impianti ed a 400 °C – 500°C ?

    • Federico Valerio
      Posted gennaio 9, 2016 at 12:53 pm

      La competitività non si gioca solo sul prezzo ma anche sulla disponibilità e sulla sicurezza, fattori nettamente a favore della sabbia.

  2. Mauro Moncada
    Posted gennaio 9, 2016 at 10:13 pm

    Mentre è assodato che l’olio diatermico è inquinante oltre che pericoloso, faccio presente che i sali fusi non lo sono affatto ed anzi il loro uso inizialmente era in agricoltura. Discorso differente è sulle temperature di esercizio; chiaramente una temperatura più elevata presenta enormi vantaggi soprattutto per impianti di grossa potenza. In ogni caso aspettiamo di vedere un primo impianto pilota per potere giudicare.

  3. Matteo
    Posted gennaio 11, 2016 at 11:43 am

    Quando vedremo tutte queste meraviglie tecnologiche impiegate massicciamente per dare finalmente una svolta seria, a livello globale, alla produzione di energia elettrica?

    • gianni
      Posted febbraio 3, 2016 at 1:19 pm

      Commento demente.

  4. Enrico Berbotto
    Posted maggio 3, 2016 at 12:49 am

    Egregio Sig. Gianni, i commenti e le opinioni altrui andrebbero sempre rispettate, anche quando ci sembrano errate o non in linea con il nostro pensiero per cui non è “elegante” da parte sua tacciare di “demenza” una osservazione del Sig. Matteo che invero mi sembra appropriata. Rispondo quindi con piacere al Sig. Matteo elencando alcune ragioni per le quali difficilmente vedremo la realizzazione di questi impianti in Italia.
    1° Questa tipologia di impianti fotovoltaici difficilmente sarà visibile in Italia, se lo sarà la vedremo solo nelle regioni del sud ovvero quelle a maggior insolazione. Infatti tali impianti, per funzionare al meglio, richiedono una elevata irradiazione solare tipica solo delle zone calde sahariane, arabe e del nord Africa in generale.
    Da noi in Italia possiamo avvicinarci a tali condizioni solo nell’estremo sud della penisola e solo in determinati e pochi mesi dell’anno.
    2° Si tratta di impianti che richiedono un forte investimento iniziale e quindi un capitale di rischio che difficilmente un privato sarebbe intenzionato a supportare.
    3° Altro handicap di questi impianti è la loro difficile espansione successiva o ampliamento per ottenere maggiori potenze ( l’impianto dev’essere realizzato in un’unica soluzione ).
    4° Questi impianti necessitano di ampie superfici difficilmente disponibili da noi, anche se occupano solo il 64% della superficie occupata da un impianto tradizionale a pannelli di pari potenza; tuttavia la superficie dev’essere perfettamente pianeggiante e livellata.
    5° Si tratta di impianti molto complessi che richiedono quindi la presenza costante di personale molto specializzato ( quindi costoso ).
    6° Gli specchi vanno puliti in continuazione al fine di garantire l’esatta convergenza sul fuoco del paraboloide.
    7° Sono richiesti sempre cieli molto tersi. Dev’essere ubicato lontano da città e/o siti industriali in quanto necessita di aria molto pulita ( il particolato oltre a sporcare gli specchi distorce la luce solare ).
    8° Il clima preferibile è quindi quello secco ma al tempo stesso sono necessarie grandi quantità di acqua per gli scambiatori di calore ed in particolare per la caldaia della turbina a vapore.
    9° La centrale deve avere una potenza di almeno 50 MW perché il progetto sia conveniente ma non deve neanche superare i 250 MW altrimenti l’energia necessaria a movimentare il fluido vettore termico inciderebbe troppo sulla resa globale dell’impianto.
    Da questi pochi punti si evince come tali sistemi siano ideali per paesi come, appunto, l’Arabia Saudita od altri limitrofi dove tutte queste condizioni sono soddisfatte. Per quanto riguarda invece il particolare sistema descritto nell’articolo, mi sembra di capire che sia molto diverso dal fotovoltaico termodinamico tradizionale così come lo conosciamo anche se sfrutta gli stessi principi. In questo sistema probabilmente vi è un campo di specchi che converge la propria luce con la potenza di 1000 Soli ( ed anche più ) su un unico punto, la clessidra descritta nell’articolo dove la sabbia raggiunge temperature elevatissime, superiori a quelle abitualmente note per i sali fusi ( 650° C ) e scivola rovente su appositi scambiatori di calore cadendo verso il basso. Non dovrebbe esserci quindi alcun fluido in movimento ne serbatoi di stoccaggio coibentati per lo stesso.

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