Come funziona la cententrale fotovoltaica:
Le centrali fotovoltaiche sono tipicamente costituite da centinaia o migliaia di moduli fotovoltaici di grandi dimensioni connessi in serie/parallelo, installati a terra su strutture in cemento armato e acciaio. Con gli attuali valori dell’efficienza di trasformazione dell’energia solare in elettrica, una centrale da un megawatt, capace di fornire energia ad un migliaio di utenti, si estenderebbe su un’area grande come quattro campi di calcio. L’impegno del territorio è dovuto per metà dalle aree effettivamente occupate dai moduli fotovoltaici, e per l’altra metà dalle aree necessarie per evitare l’ombreggiamento reciproco delle file di moduli.
Come funziona la centrale trmoelettrica:
Nelle centrali termoelettriche solari la radiazione solare viene concentrata per ottenere temperature di alcune centinaia di gradi e produrre vapore per azionare una turbina e generare elettricità. Il componente alla base delle tecnologie e delle centrali termoelettriche solari è un collettore concentratore, vale a dire un dispositivo in grado di raccogliere e convogliare la radiazione solare verso un ricevitore. In relazione alla geometria e alla disposizione del concentratore rispetto al ricevitore si hanno i concentratori parabolici lineari, a torre con ricevitore centrale e i concentratori parabolici puntuali o a disco.
Sistema a torre con ricevitore centrale
Soprattutto negli ultimi 5-10 anni, i sistemi solari a concentrazione sono stati oggetto di profonde innovazioni che ne hanno migliorato le prospettive, rendendo superati quei luoghi comuni secondo i quali tali sistemi risulterebbero inadatti alle alte latitudini o inaffidabili a causa dei complicati sistemi di inseguimento del sole. I più recenti sistemi solari a concentrazione sono molto diversi da quelli prodotti appena qualche anno or sono. L'affidabilità sta aumentando e concentrazioni elevate della radiazione solare possono essere ottenute anche con sistemi completamente statici.
In Italia il tema del solare a concentrazione, dopo circa 15 anni, è tornato ad essere di grande attualità a seguito di un finanziamento di 200 miliardi di lire assegnato all'ENEA per un Piano strategico di sviluppo del solare termoelettrico su larga scala. Il solare termico a concentrazione può vantare, rispetto al fotovoltaico a concentrazione, la realizzazione della più grande centrale solare al mondo. Nove impianti basati sulla tecnologia dei concentratori parabolici lineari, di taglie da 30 MW e 80 MW per complessivi 354 MW, sono stati progettati, costruiti e messi in esercizio tra il 1984 e il 1990 nel deserto del Mojave in California.
Dopo questa importante esperienza, il solare termico a concentrazione ha avuto una serie di importanti innovazioni, fra tutte il Concentratore Parabolico Composto Integrato (CPCI). Questo prodotto, progettato in base ai principi dell'ottica senza immagini, integra il concentratore e il relativo tubo assorbitore all'interno di un tubo di vetro sottovuoto; è ormai commercialmente maturo, permette di raggiungere temperature superiori a 100 °C: fino a 350 °C con sistemi statici ed oltre i 450 °C con sistemi di inseguimento del sole. Il calore a queste temperature può essere utilizzato per far funzionare impianti di riscaldamento e di raffrescamento, di dissalazione, di produzione di sostanze chimiche e di combustibili puliti, per la generazione di energia elettrica, con taglie che vanno da qualche kW a centinaia di megawatt. Un'altra interessante evoluzione degli impianti a concentrazione lineari è il Riflettore Compatto Lineare Fresnel, in fase di sviluppo in Australia, dove è stato realizzato un impianto prototipo da 13 MW che affianca una centrale a carbone da 1.440 MW. L'impianto produrrà vapore o acqua a 265 °C da usare nella fase di preriscaldamento del ciclo. Si stima che questo impianto abbia un costo di 1.000 dollari per kW installato.
Importanti innovazioni, ancora in corso di sperimentazione, sono state realizzate anche per gli impianti solari a torre. Presso il Weismann Institute of Science, in Israele, è in fase sperimentale un impianto con un campo specchi che concentra la radiazione solare su un riflettore posto in cima alla torre che, a sua volta, la riflette alla base della stessa, dove viene ulteriormente concentrata da un Concentratore Parabolico Composto, ottenendo così temperature fino e oltre a 1.300 °C e quindi adatte per impianti di produzione elettrica a ciclo combinato gas/Rankine. Un'altra versione degli impianti a torre è in fase di sviluppo in Australia e prevede un Campo Solare Multitorre, nel quale la radiazione solare viene concentrata da più campi di specchi su più torri di dimensioni contenute nei 4-10 metri; questa tipologia di impianto può essere installata anche in ambiente urbano, per esempio sui tetti di grossi edifici industriali o di estese aree di parcheggio.
Conclusione:
Questi esempi non esauriscono
tuttavia le molteplici prospettive di ricerca, sviluppo e applicazione del
settore; un settore questo in continua evoluzione e con ampie prospettive di sviluppo professionale e ambientale per il futuro.