Nell'ambito del progetto MSA-Trough, un consorzio internazionale di 7 partner sta sviluppando un collettore parabolico a fuoco fisso più efficiente, economico e sostenibile rispetto ai collettori solari tradizionali.
Il progetto europeo MSA-Trough
Carichi del vento ridotti, un sistema di lavaggio automatico con riciclo dell’acqua, messa a fuoco fissa, specchi in vetro sottile. Queste sono alcune delle innovazioni tecnologiche che il progetto europeo MSA-Trough sta studiando per migliorare il solare a concentrazione e, più nel dettaglio, la tecnologia dei collettori solari parabolici lineari.
L’iniziativa, che coinvolge da vicino anche i ricercatori italiani dell’ENEA, è stata lanciata a ottobre 2023 e oggi sta testando un prototipo lungo 350 metri presso la piattaforma di sali fusi di Évora (EMSP), in Portogallo. L’obiettivo? Rendere la soluzione più efficiente, economica e sostenibile rispetto all’attuale offerta in commercio, ma anche rispetto ad altre tecnologie di produzione energetica più convenzionale.
“Questa nuova tecnologia di solare termodinamico può supportare l’incremento della quota di energia rinnovabile nel sistema energetico e industriale, contribuendo a stabilizzare la rete elettrica”, spiega l’attuale referente ENEA del progetto, Francesco Rovense del Laboratorio Energia e accumulo termico afferente al Dipartimento Tecnologie energetiche e fonti rinnovabili.
Come funzionano i collettori solari parabolici lineari?
I collettori solari parabolici o trogoli parabolici sono una delle tecnologie impiegate per sfruttare la luce nel solare termodinamico. I dispositivi sono progettati per consentire ai raggi solari di entrare parallelamente al loro asse di simmetria ed essere successivamente concentrati lungo la linea focale. Il ricevitore, in questo caso, è un tubo annerito situato appena sopra il centro del paraboloide e riempito con un fluido di lavoro, solitamente una miscela di acqua e olio termico. La superficie riflettente è di norma realizzata in metallo o vetro.
La luce solare che colpisce il ricevitore viene convertita in calore, scaldando il fluido termovettore a una temperatura compresa tra 150 °C e 3500 °C; il fluido a sua volta aziona un motore termico collegato a un generatore o alimenta una reazione termochimica.
Come per tutti gli impianti solari termodinamici, il vantaggio di simili applicazioni è che, se combinati con accumulatori termici, possono generare elettricità anche dopo il tramonto, stabilizzando la produzione solare.
Grazie anche a sistemi di inseguimento solare (necessari poiché i collettori parabolici lineari non catturano la luce diffusa) l’impianto può arrivare a efficienze di conversione fino all’80%. È esattamente a questo livello che si inserisce il progetto MSA-Trough.
Un nuovo collettore solare a fuoco fisso
Sotto il coordinamento dell’Università portoghese di Évora, l’ENEA e altri sei partner stanno sviluppando un nuovo collettore solare parabolico lineare a fuoco fisso. La novità del dispositivo sta nella completa indipendenza tra il concentratore e il tubo assorbitore fisso, “in modo che la stringa di tubi assorbitori non venga spostata dal concentratore e possa essere progettata in linea continua fino a una lunghezza di oltre 0,8 km”, spiega l’Agenzia nazionale.
“Grazie al nuovo design, non solo le tubazioni di collegamento del collettore diventano obsolete, ma vengono eliminati anche tutti i collegamenti flessibili nel campo solare, con una conseguente significativa riduzione dei costi di investimento, nonché delle perdite di carico e delle perdite di calore. Grazie alla sua posizione orizzontale ‘a tempesta’, i carichi del vento si riducono del 75%, consentendo di progettare strutture in acciaio, piloni e fondazioni molto leggere ed economiche. Inoltre, verranno sviluppati specchi sandwich in vetro sottile biodegradabili ed estremamente stabili, che aumenteranno l’efficienza ottica del 2% grazie a una migliore riflettività”.
Le caratteristiche sostenibili
Un ulteriore importante punto di forza del progetto è lo sviluppo di un dispositivo automatico di lavaggio degli specchi, che riciclerà circa il 90% dell’acqua di lavaggio e aumenterà le prestazioni del campo solare del 4% grazie al lavaggio giornaliero.
In questo contesto, l’ENEA si occuperà dell’installazione della strumentazione e delle prove sul campo e svilupperà una diversa metodologia di funzionamento notturno del campo solare per ridurre in modo significativo i costi di gestione. In particolare, la strategia operativa dell’Agenzia nazionale verrà messa a confronto con quella di un altro partner, il Centro Aerospaziale Tedesco DLR.
Nell’ultima fase del progetto sarà condotta un’analisi tecno-economica e socio-ambientale, in vista della futura commercializzazione del nuovo collettore.
