Rendere ibride le fonti di energia rinnovabile

La natura fluttuante dell’energia solare è una delle principali barriere che impediscono che essa diventi una parte più rilevante del mix energetico. Il progetto HRC POWER (“Hybrid renewable energy converter for continuous and flexible power production”), finanziato dall’UE, sta compiendo dei significativi passi in avanti verso un’energia solare disponibile per tutte le 24 ore. Il suo nuovo concetto fa affidamento su un sistema ibrido che combina molte tecnologie energetiche rinnovabili.

Questo convertitore ibrido rinnovabile (HRC - hybrid renewable converter) verrà riscaldato o mediante microcombustione che genera in modo efficiente un calore ad alta temperatura da biogas o idrogeno, o mediante radiazioni solari concentrate. Il calore generato verrà convertito in elettricità mediante effetti termoelettrici o termofotovoltaici. L’attenzione principale è concentrata sullo sviluppo di nuovi materiali funzionali per elementi costituenti avanzati che resistono a temperature elevate, e sulle tecnologie di giuntura ad alte temperature.

I ricercatori hanno effettuato delle simulazioni termofluidiche e di combustione oltre a simulazioni termiche per progettare componenti in grado di funzionare sia con la concentrazione solare che con la combustione interna. Un’attenta riflessione è stata fatta sulla riduzione delle perdite termiche e sull’aumento delle temperature di funzionamento.

Per produrre metamateriali refrattari assorbitori micro/nano-strutturati basati su film di molibdeno è stato sviluppato uno schema di processo completo. Inoltre, i ricercatori hanno studiato vari materiali metallici strutturati in base alla loro capacità di emettere luce infrarossa con energie superiori rispetto alle bande proibite delle celle termofotovoltaiche esistenti.

I partner hanno messo a punto due differenti approcci per sviluppare convertitori fatti di carburo di silicio. Un nuovo schema di processo è stato definito allo scopo di realizzare combustori completi o a metà basati sulla silicizzazione di preforme di grafite. Altre attività intraprese riguardano le ceramiche e la brasatura di tubi metallici. I primi combustori completi sono stati assemblati.

Tutto il lavoro relativo a simulazione, progettazione, scelte del materiale e attività di montaggio effettuato finora ha consentito di fornire i primi convertitori completamente integrati.

Gli sviluppi di HRC POWER saranno in particolare mirati alla ibridazione delle modalità solare e a combustione per convertire l’energia termica solare in elettricità. Anche le conoscenze acquisite nel campo della microcombustione riguardanti la riduzione della perdita di calore e l’utilizzo delle reazioni catalitiche dovrebbero rivelarsi preziose per ottimizzare la progettazione di motori a combustione con miscela magra.