Centrale solare a torre.
Indice
Una centrale solare a torre, nota anche come centrale termosolare a concentrazione (CSP, Concentrated Solar Power), funziona sfruttando la luce solare concentrata per produrre calore ad alta temperatura, che viene poi utilizzato per generare elettricità attraverso un ciclo termico convenzionale. Vediamo nel dettaglio come funziona, includendo le temperature coinvolte, le potenziali quantità di watt prodotti e le dimensioni tipiche di tali impianti.
Principio di Funzionamento
- Raccolta della luce solare: La centrale utilizza un campo di specchi orientabili, detti eliostati, che riflettono e concentrano la luce solare verso un ricevitore situato sulla cima di una torre centrale. Gli eliostati sono controllati da sistemi computerizzati per seguire il movimento del sole e massimizzare l’efficienza della riflessione durante il giorno.
- Conversione in calore: Il ricevitore sulla torre assorbe la radiazione solare concentrata, trasformandola in calore. Questo calore è utilizzato per riscaldare un fluido termovettore (che può essere sale fuso, aria, acqua o vapore) a temperature molto elevate, tipicamente tra 400°C e 1000°C.
- Produzione di elettricità: Il fluido termovettore ad alta temperatura trasporta il calore verso un generatore di vapore, dove il calore viene utilizzato per produrre vapore ad alta pressione. Il vapore aziona poi una turbina collegata a un generatore, producendo elettricità. Dopo che il vapore ha rilasciato il suo calore, viene condensato in acqua e riportato al generatore di vapore, completando il ciclo.
- Stoccaggio del calore: Uno dei vantaggi delle centrali solari a torre è la possibilità di immagazzinare il calore in eccesso, tipicamente utilizzando sali fusi, per produrre elettricità anche di notte o in condizioni di nuvolosità.
Dimensioni e Potenziale di Produzione
- Dimensioni del campo di eliostati: Un impianto può coprire da poche decine fino a centinaia di ettari, con migliaia di eliostati disposti in maniera tale da massimizzare la concentrazione della luce solare sulla torre.
- Altezza della torre: Le torri possono raggiungere altezze dai 100 ai 200 metri, per ottimizzare la ricezione della luce solare concentrata da parte del ricevitore.
- Potenza prodotta: La potenza di una centrale solare a torre può variare considerevolmente in base alle sue dimensioni e alla tecnologia impiegata. Gli impianti più piccoli possono produrre poche decine di megawatt (MW), mentre gli impianti più grandi possono superare i 100 MW. Ad esempio, un impianto da 100 MW può generare abbastanza elettricità per soddisfare il fabbisogno energetico di circa 75.000 abitazioni.
Esempio Specifico
Prendiamo come esempio un impianto solare a torre da 100 MW:
- La temperatura del fluido termovettore nel ricevitore può superare i 500°C.
- L’area occupata dal campo di eliostati può essere superiore a 1 km², a seconda della specifica configurazione e dell’efficienza degli eliostati.
- L’energia prodotta dipenderà dall’irraggiamento solare della zona, dall’efficienza della conversione termica e dalla capacità di stoccaggio del calore, ma un impianto da 100 MW è teoricamente capace di produrre oltre 200 gigawattora (GWh) di elettricità all’anno, assumendo un buon numero di ore di pieno sole.
Le centrali solari a torre rappresentano una soluzione promettente per la produzione di energia rinnovabile su larga scala, combinando tecnologie avanzate per il tracciamento solare, la conversione termica e lo stoccaggio di energia, al fine di fornire una fonte di elettricità pulita e affid
abile, capace di operare anche durante le ore notturne o in condizioni di scarsa insolazione grazie ai sistemi di accumulo termico.
Sfide e Vantaggi
Sfide
- Costi iniziali: L’investimento iniziale per la costruzione di una centrale solare a torre può essere significativo, a causa della complessità tecnologica e dell’estensione del campo di eliostati.
- Impatto ambientale: Anche se rappresentano una fonte di energia rinnovabile, queste centrali richiedono grandi estensioni di terra, potendo avere un impatto sull’habitat locale e sulla biodiversità.
- Manutenzione: La manutenzione dei migliaia di eliostati e la gestione di un impianto di tale complessità tecnologica possono presentare sfide operative.