Rinnovabili • Solare a concentrazione

Solare a concentrazione, dall’Enea lo specchio autopulente

Gli scienziati del Centro Ricerche di Portici hanno brevettato uno spray di rivestimento per gli specchi solari, prendendo in prestito alcuni materiali dell'industria auto

Solare a concentrazione
By Z22 – Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=27881587

Raggiunto un indice di trasferimento tecnologico di 7-8

(Rinnovabili.it) – Arriva dalla ricerca Made in Italy una nuova soluzione per mantenere alta l’efficienza e la durata del solare a concentrazione. Nei laboratori del Centro Ricerche ENEA di Portici, un gruppo di scienziate e scienziati hanno brevettato un nuovo specchio autopulente in grado di ridurre il consumo d’acqua di lavaggio. “Il processo che abbiamo sviluppato permette di affrontare un problema fin qui insoluto grazie ad  un processo di rivestimento che modifica la bagnabilità degli specchi, cioè la capacità di entrare in contatto con l’acqua, preservandone le proprietà ottiche e possibilmente svolgendo una funzione protettiva rispetto ad erosione e corrosione”, spiega la referente del progetto Anna Castaldo, ricercatrice del Laboratorio ENEA di Energia e accumulo termico e autrice del brevetto insieme ai colleghi Emilia Gambale e Giuseppe Vitiello.

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Il solare a concentrazione (CSP) riveste un ruolo di primo piano per il futuro della transizione energetica. Tuttavia bastano piccole perdite di riflettività per determinare gravi cali nell’efficienza complessiva degli impianti. Ancor più che nelle altre tecnologie solari. E dal momento che i grandi impianti CSP sono per lo più localizzati in aree semi aride, dove polvere, sabbia e sporcizia sono un problema quotidiano, le operazioni di pulizia hanno un peso considerevole nella gestione dell’impianto. Sia in termini economici che in termini di consumi energetici e idrici.

Solare a concentrazione, la soluzione ENEA

“Per ovviare a questo problema abbiamo pensato di cambiare ‘pelle’ agli specchi solari avvalendoci di una tecnica semplicissima quale lo spray a bassa pressione di un materiale proveniente dal settore automobilistico”, racconta Castaldo. “Infatti, come gli specchi solari, le auto sono esposte alle intemperie, ma vengono lavate usualmente senza che questo ne determini un’usura. Da qui l’idea di selezionare alcuni componenti delle loro vernici, quelli con i requisiti ottici idonei, e adoperarli per rivestire gli specchi”.

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Il lavoro del team ha portato alla realizzazione di un rivestimento a base di nanocompositi polimerici ibridi, depositato attraverso la tecnica spray ad elevato volume d’aria e bassa pressione, nota come HVLP. Una soluzione oggi brevettata che vanta un TRL 7-8. “Esiste una filiera industriale ben consolidata che la implementa – aggiunge la scienziata – […] e il processo nella sua interezza è facilmente fruibile dalle aziende interessate”. La soluzione può rivelarsi utile per gli specchi degli impianti solari a concentrazione, anche come soluzione di riqualificazione per quelli già installati. Inoltre può aiutare anche al fotovoltaico e a quei settori dove è richiesta una modulazione della bagnabilità abbinata a trasparenza e resistenza alle intemperie.

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About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.


Rinnovabili • Turbine eoliche ad asse verticale

Turbine eoliche ad asse verticale, efficienza migliorata del 200%

Dall'EPFL svizzero il primo studio che applica un algoritmo di apprendimento automatico alla progettazione della pale delle turbine VAWT

Turbine eoliche ad asse verticale
via depositphotos

Nuovi progressi per le turbine eoliche ad asse verticale

Un aumento dell’efficienza del 200% e una riduzione delle vibrazioni del 70%. Questi due dei grandi risultati raggiunti nel campo delle turbine eoliche ad asse verticale,  presso l’UNFoLD, il laboratorio di diagnostica del flusso instabile della Scuola Politecnica Federale di Losanna (EPFL). Il merito va a Sébastien Le Fouest e Karen Mulleners che, in un’anteprima mondiale hanno migliorato questa specifica tecnologia impiegando un algoritmo di apprendimento automatico.

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Turbine eoliche VAWT, vantaggi e svantaggi

Si tratta di un progresso a lungo atteso dal comparto. Le turbine eoliche ad asse verticale o VAWT per usare l’acronimo inglese di “Vertical-axis wind turbines” offrono sulla carta diversi vantaggi rispetto ai classici aerogeneratori ad asse orizzontale. Ruotando attorno ad un asse ortogonale al flusso in entrata, il loro lavoro risulta indipendente dalla direzione del vento, permettendogli di funzionare bene anche nei flussi d’aria urbani. Inoltre offrono un design più compatto e operano a frequenze di rotazione più basse, il che riduce significativamente il rumore e il rischio di collisione con uccelli e altri animali volanti. E ancora: le parti meccaniche della trasmissione possono essere posizionate vicino al suolo, facilitando la manutenzione e riducendo i carichi strutturali.

Perché allora non sono la scelta dominante sul mercato eolico? Come spiega lo stesso Le Fouest, si tratta di un problema ingegneristico: le VAWT funzionano bene solo con un flusso d’aria moderato e continuo. “Una forte raffica aumenta l’angolo tra il flusso d’aria e la pala, formando un vortice in un fenomeno chiamato stallo dinamico. Questi vortici creano carichi strutturali transitori che le pale non possono sopportare“, scrive Celia Luterbacher sul sito dell’EPFL.

Energia eolica e algoritmi genetici

Per aumentare la resistenza, i ricercatori hanno cercato di individuare profili di inclinazione ottimali.  Il lavoro è iniziato montando dei sensori, direttamente su una turbina in scala ridotta, a sua volta accoppiata ad un ottimizzatore funzionante con algoritmi genetici di apprendimento. Di cosa si tratta? Di una particolare tipologia di algoritmi euristici basati sul principio della selezione naturale.

Quindi muovendo la pala avanti e indietro con angoli, velocità e ampiezze diverse, hanno generato una serie di profili di inclinazione. “Come in un processo evolutivo, l’algoritmo ha selezionato i profili più efficienti e robusti e ha ricombinato i loro tratti per generare una ‘progenie’ nuova e migliorata”. Questo approccio ha permesso a Le Fouest e Mulleners non solo di identificare due serie di profili di passo che contribuiscono a migliorare significativamente l’efficienza e la robustezza della macchina, ma anche di trasformare la più grande debolezza delle turbine eoliche ad asse verticale in un punto di forza. I risultati sono riportati su un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Nature Communications.

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