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Un metodo stronzio per catturare l'energia solare. Rubbia dixit

Il solare non si esprime solamente con il fotovoltaico ma soprattutto con il misconosciuto solare termodinamico. Fu Carlo Rubbia uno dei sostenitori di questa tecnologia sostenibile con il progetto Archimede e il tempo, galantuomo, gli sta dando ragione. La ricerca USA sta provando nuovi fluidi termovettori a base di stronzio che raddoppieranno la capacità energetica delle centrali solari a concentrazione.

Dopo il fallimento mondiale del nucleare, ("il metodo più folle per bollire l'acqua", diceva Ernest Kattens) si cercano altri metodi ecocompatibili per produrre energia. Dalle maree al Sole si cerca inoltre un metodo che non sia solamente sostenibile per il pianeta, ma compatibile con lo stile di vita attuale, quello che vuole una "concentrazione" nella produzione per una successiva "ridistribuzione" in rete dell'energia. Per capirsi, l'idea di avere tutti un generatore proprio di energia elettrica a casa (tipo una serie di pannelli solari sul tetto, o il minieolico in giardino, ecc.) oltre che tecnicamente complessa, non è soprattutto molto gradita a chi oggi ha in mano il monopolio dell'energia (e della sua distribuzione). Nel mondo dell'energia sostenibile la via del Sole sembra comunque quella più promettente, anche per le ultime ricerche che sorpassano il concetto che il solare sia solamente fotovoltaico, per rilanciare con forza la potenza del solare termodinamico. Quando si parla di solare termodinamico non ci si può dimenticare del nostro Premio Nobel per la Fisica Carlo Rubbia che come Presidente dell'ENEA si battè proprio per il solare termodinamico realizzato poi nel Progetto Archimede (2001).

Il progetto Archimede rendeva giustizia al genio siracusano (287-212 a.C.) che inventò gli specchi ustori per incendiare le navi che si avvicinavano alla città durante l'assedio romano. Fu lui, in un certo senso, il precursore del solare a concentrazione. Il solare termodinamico si esprime in una centrale solare a concentrazione dove, semplificando, tanti specchi "ustori" (parabolici e non) concentrano su un determinato punto focale i raggi del Sole. In quel punto di fuoco, sempre semplificando al massimo, una caldaia che contiene un liquido speciale chiamato fluido termovettore (cioè il fluido "che porta il calore") viene arroventata. Questo fluido diventa caldissimo e, grazie ad un classico scambiatore di calore, fa vaporizzare dell'acqua che aziona delle turbine. In pratica il sistema del solare termodinamico non è altro che una classica centrale termoelettrica con la differenza che il calore non è dato da carbone, gas, oli combustibili o peggio ecoballe, ma dal calore concentrato del Sole.

Carlo Rubbia spiegava in un'intervista del 2008 di Giovanni Valentini che "un ipotetico quadrato di specchi, lungo 200 chilometri per ogni lato, potrebbe produrre tutta l'energia necessaria all'intero pianeta. E un'area di queste dimensioni equivale appena allo 0,1 per cento delle zone desertiche del cosiddetto sun-belt. Per rifornire di elettricità un terzo dell'Italia, un'area equivalente a 15 centrali nucleari da un gigawatt, basterebbe un anello solare grande come il raccordo di Roma". E alla domanda solita del Sole che non c'è sempre (di notte, quando è nuvoloso, ecc) Rubbia rispondeva: "E infatti, i nuovi impianti solari termodinamici a concentrazione catturano l'energia e la trattengono in speciali contenitori fino a quando serve. Poi, attraverso uno scambiatore di calore, si produce il vapore che muove le turbine. Né più né meno come una diga che, negli impianti idroelettrici, ferma l'acqua e al momento opportuno la rilascia per alimentare la corrente". In realtà il limite tecnico che sembrava difficilmente superabile per queste centrali è sempre stato quello del fluido termovettore. Il primo fluido scelto per le centrali solari a concentrazione fu l'"olio diatermico" che però, in determinate condizioni, è infiammabile, ha un coefficiente di scambio termico inferiore a quello dell'acqua o del vapore, è molto costoso, è inquinante e soprattutto oltre i 400 gradi si dissocia. L'olio diatermico era infatti utilizzato nelle centrali di prima generazione. Nella seconda generazione di centrali l'olio è stato sostituito astutamente con un mix di sali che, sciogliendosi al calore del Sole concentrato, diventano il fluido termovettore.

Nella centrale solare termodinamica Archimede (inaugurata il 15 luglio 2010 a Priolo Gargallo, Siracusa) si usano proprio questi sali (nitrato di sodio e nitrato di potassio) che se malauguratamente finissero sversati nel suolo sarebbero innocui dato che sono dei comuni fertilizzanti. Ma l'innovazione più importante di questi sali è che, come spiegava proprio l'ENEA sono "in grado di trasportare e conservare il calore fino alla temperatura di 550 gradi, ottimale per la produzione di vapore". Il fluido termovettore viene infatti stoccato, spiega ancora l'ENEA, "in enormi contenitori isolati termicamente. Alla massima temperatura, di 550 gradi, i sali saranno immagazzinati nel serbatoio detto caldo. Dopo aver ceduto calore per la generazione del vapore, saranno immagazzinati nell'altro serbatoio, detto freddo, alla temperatura di 290 gradi e quindi re-immessi nel circuito. In questo modo il sistema sarà in grado di ovviare all'intermittenza del Sole e continuerà a lavorare anche la notte". La miscela di sali però non va oltre i 600 gradi medi di temperatura e questo rimane tuttora il limite d'esercizio del solare termodinamico. Ma come dice Roberto Giacobbo, "ci sono novità".

Alla Oregon State University (OSU) e all'Università della Florida si sta studiando un nuovo tipo di fluido termovettore per superare i limiti dei sali fusi. La ricerca si chiama "Solar Thermochemical Energy Storage Through Carbonation Cycles of SrCO3/SrO Supported on SrZrO3" ed è stata pubblicata su ChemSusChem. I ricercatori americani puntano sul metodo stronzio. Lo stronzio (famoso in tutto il mondo per il suo terrificante isotopo radioattivo Stronzio 90, generoso lascito delle esplosioni nucleari in atmosfera) è un metallo tenero appartenente al gruppo degli alcalino-terrosi ed ha un aspetto tenero, argenteo o bianco. Per gli appassionati di minerali si trova nella celestite (o celestina) come solfato di stronzio. I ricercatori americani hanno provato in laboratorio che durante la "carica" solare il carbonato di stronzio si decompone in ossido di stronzio e anidride carbonica. In fase di "scarica" la ricombinazione dell'ossido di stronzio e dell'anidride carbonica rilascia il calore immagazzinato. Il carbonato di stronzio, assicurano i ricercatori statunitensi, oltre a non essere infiammabile, avrebbe un impatto ambientale minimo ma, soprattutto, avrebbe una temperatura di esercizio di 1.200 gradi raddoppiando di fatto l'efficienza del solare termodinamico di seconda generazione.

Il nuovo fluido termovettore sfrutterebbe in modo diverso le turbine, dato che non solo vapore bollente ma anche l'aria calda potrebbe farle girare in un unico processo. Nick AuYeung spiega la differenza con gli impianti solari termodinamici attuali: "In questi tipi di sistemi, l'efficienza energetica è strettamente legata all'uso di temperature più elevate possibili. I sali fusi ora utilizzati per immagazzinare l'energia solare termica possono funzionare solo a circa 600 gradi centigradi, e richiedono anche grandi contenitori e materiali corrosivi. Il composto che stiamo studiando può essere utilizzato fino a 1.200 gradi, e potrebbe rendere due volte più efficiente sistemi esistenti". Il piccolo inconveniente ancora da risolvere è che il ciclo dello stronzio ha retto per 45 cicli di riscaldamento e raffreddamento prima di deteriorarsi. Ma la ricerca va avanti e sembra che questi problemi tecnici saranno risolti celermente per un uso industriale nelle centrali solari di terza generazione. E pensare che nella stessa intervista già citata, Carlo Rubbia alla domanda "se è così semplice, perché allora non si fa?" rispose in modo profetico: "Il Sole non è soggetto ai monopoli. E non paga la bolletta. Mi creda questa è una grande opportunità per il nostro Paese: se non lo faremo noi, molto presto lo faranno gli americani, com'è accaduto del resto per il computer vent'anni fa". Ecco, gli americani lo stanno facendo.

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