Sistemi a concentrazione solare con elevate prestazioni e bassi costi

Il successo nell’adozione di un cilindro parabolico solare termico è collegato in modo diretto a dei costi ridotti dell’elettricità, che rendano gli impianti CSP economicamente sostenibili. Nell’ambito di HITECO (New solar collector concept for high temperature operation in CSP applications), i ricercatori hanno riesaminato i componenti chiave della tecnologia allo scopo di trovare dei modi per migliorare le prestazioni e ridurre i costi.

Il team del progetto ha sviluppato e testato un nuovo ricevitore solare con una migliore efficienza conseguente a un incremento della temperatura di funzionamento del fluido termovettore a 530 °C. Esso ha usato per il processo dei sali fusi, un fluido ampiamente usato come vettore per l’accumulo di energia negli attuali impianti commerciali con la tecnologia del cilindro parabolico. In ogni caso, il dispositivo può essere usato con un comune fluido termovettore (HTF, heat transfer fluid) come l’olio termico.

HITECO introduce molte innovazioni nella progettazione dei tubi assorbitori solari, che sono uno dei componenti chiave nella tecnologia CSP. A differenza della tecnologia attuale, il nuovo tubo assorbitore è collocato in una camera aperta continua, con il livello del vuoto che essendo controllato in modo dinamico consente delle perdite minime di energia. Inoltre, il tubo d’acciaio interno e il suo tubo esterno in vetro sono tra loro indipendenti, eliminando perciò la necessità di giunti a soffietto per compensare la differenza nell’espansione tra i materiali. In base alla precedente definizione, quando il tubo in acciaio si espande, esso scorre attraverso delle strutture di supporto che sono collocate ogni 6 metri. Questo componente interno funziona proprio come un sistema isolante, mantenendo allo stesso tempo il tubo nel punto focale teorico. I tubi esterni in vetro aumentano leggermente in lunghezza; tuttavia, i giunti di tenuta, uno dei componenti che costituiscono il sistema della flangia di fissaggio, assorbono questo effetto.

I ricercatori hanno anche sviluppato nuovi rivestimenti solari selettivi da applicare sulla superficie del tubo metallico interno mediante spruzzamento. In particolare, essi hanno effettuato degli studi per esaminare la stabilità chimica di cermet a base di ossido e nitruro per temperature di funzionamento vicine ai 600 °C. Inoltre, è stato sviluppato un nuovo rivestimento antiriflettente per raggiungere i parametri ottici del vetro esterno.

Con elevati livelli di efficienza energetica, i CSP potrebbero soddisfare fino all’11 % delle previste necessità energetiche mondiali entro il 2050. Progettazioni semplici del tubo assorbitore che richiedono anche un numero minore di componenti, eliminano i getter e riducono le saldature possono facilitare il processo di fabbricazione e spingere verso il basso i costi.