Particelle solide per catturare l’energia solare

L’energia solare è un’importante risorsa rinnovabile alternativa che aiuta a ridurre l’impatto ambientale negativo delle emissioni di biossido di carbonio. L’energia solare concentrata (CSP) utilizza specchi per concentrare la luce del sole e catturarla sotto forma di calore, che poi aziona un motore o una turbina. Per produrre elettricità su una base competitiva, l’efficienza e la sicurezza degli impianti di CSP deve essere migliorata. Un fattore di limitazione degli impianti CSP esistenti è il liquido di trasferimento del calore (HTF).

Lo scopo del progetto CSP2 (“Concentrated solar power in particles”) è quello di usare una sospensione a particelle di gas denso (DPS) come un HTF alternativo che consente temperature di funzionamento superiori a 550 gradi Celsius. La fase solida è composta di un minerale di particolato che sopporta temperature elevate. Le particelle solide possono anche essere usate come mezzo di conservazione di energia termica a causa della loro elevata capacità di calore.

Rispetto agli HTF standard, il materiale solido del particolato presenta vantaggi riguardo all’impatto ambientale e sulla sicurezza. Grandi quantità di particelle possono essere prodotte a basso costo senza nessuno sviluppo chimico del processo.

Lo scopo generale del progetto è di dimostrare le prestazioni di un ricevitore su scala pilota con una capacità termica di 100-150 kilowatt. Finora, i membri del progetto hanno modellato il trasferimento del calore e il flusso di liquidi delle sospensioni delle particelle di gas in tubi e in un ricevitore solare completo a gruppo di tubi. A livello sperimentale, da un lato le particelle in circolazione sono state riscaldate fino a 750°C (con un preriscaldamento a 500 C) in un ricevitore solare su scala di laboratorio a un tubo, e dall’altro lato il ricevitore su scala pilota è stato azionato con la luce solare in un circuito chiuso per un periodo massimo di 5 ore con una portata della circolazione delle particelle di circa 1 t/h, in una prima serie di esperimenti. Sono inoltre in fase di esecuzione gli studi di ingrandimento per le strutture CSP industriali. Il modello di progettazione ha previsto buone prestazioni termiche per una capacità termica di 10-50 megawatt con un’efficienza che supera il 70 %. Lo studio di valutazione dell’impatto ambientale è in corso e finora ha mostrato che l’attrito delle particelle è molto basso.

La soluzione di CSP2 dell’uso di particelle solide in un ricevitore solare è un’alternativa radicale al liquido o gas HTF utilizzato finora. Dato che le temperature elevate richiedono meno materiale di trasferimento del calore, il DPS consente una configurazione dell’impianto energetico che porta a risparmi.