A che punto è il solare termico a concentrazione

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solare termodinamico

Se ne è parlato durante un convegno a Roma che è stato quindi anche un’occasione per riunire chi in questi anni in Italia ha lavorato allo sviluppo delle tecnologie del solare termico a concentrazione, per verificare lo stato dell’arte, valutare quanto fatto e identificare le possibili linee di sviluppo per il futuro sia a livello di ricerca sia industriale

Nell’ambito del Progetto europeo Networking for excellence in solar thermal energy research (Nester), l’Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile (Enea) ha presentato, presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università «La Sapienza», un workshop sullo sviluppo delle tecnologie del solare termico a concentrazione.
Un workshop che ha voluto mettere in evidenza la visione di Enea sullo sviluppo delle tecnologie del solare termico a concentrazione ripercorrendo le varie tappe di crescita, le linee di ricerca attuali, le possibili linee di sviluppo per il futuro.
Ma vediamo in Italia e precisamente all’interno dell’Enea chi si occupa di Solare termico a concentrazione.
Chi svolge attività di ricerca, sviluppo e qualificazione di tecnologie, materiali, processi e prodotti nel settore dell’impiego dell’energia solare per la produzione di calore e il suo utilizzo nella conversione in energia elettrica, in processi industriali e nel condizionamento ambientale è la Divisione Solare termico e termodinamico (Stt) che fa parte del Dipartimento Tecnologie Energetiche dell’Enea.
Inoltre la Divisione, nello stesso settore, svolge attività di studio e progettazione preliminare, realizza ed esercisce impianti sperimentali, fornisce servizi tecnici avanzati ed opera per il trasferimento di tecnologie e conoscenze al sistema produttivo, contribuendo alla competitività dell’industria nazionale ed allo sviluppo di un sistema energetico più sostenibile.
Una Divisione che per svolgere le sue attività si avvale di circa 70 persone, tra ricercatori, tecnici e amministrativi, strutturati in due laboratori (Laboratorio per lo Sviluppo Componenti e Impianti Solari e Laboratorio di Ingegneria delle Tecnologie Solari) distribuiti in 3 Centri Enea (Casaccia, Portici e Trisaia).
Nel settore specifico del Solare termodinamico, definito a livello internazionale come Csp (Concentrating solar power), l’Enea ha dato notevole impulso allo sviluppo della ricerca tecnologica dai primi anni del 2000 con il Grande Progetto Solare Termodinamico guidato dal prof. Rubbia, che ha portato alla realizzazione dell’impianto Archimede, primo impianto solare termodinamico europeo di scala industriale e ancora oggi tra i maggiori impianti a sali fusi circolanti, e prosegue questo sviluppo attraverso numerosi progetti di ricerca, studi di fattibilità e assistenza alla progettazione e alla realizzazione di impianti in diversi Paesi.
Un gruppo Enea che ha negli anni acquisito un’elevata competenze a livello internazionale e rappresenta un importante punto di riferimento per gli operatori nazionali del settore, che necessitano di informazioni e consulenze.
Ma parliamo più specificatamente della tecnologia Csp.
Bene le tecnologie Csp, dal punto di vista concettuale, si basano su un’idea semplice, idealmente riconducibile alla leggenda degli specchi ustori di Archimede e il loro principio di funzionamento può essere facilmente spiegato anche al vasto pubblico. Ma a fronte di questa semplicità concettuale, dal punto di vista realizzativo queste tecnologie presentano notevole complessità, soprattutto se si vogliono ottenere elevate prestazioni, affidabilità nel lungo periodo e costi di impianto e di manutenzione concorrenziali con altre tecnologie energetiche.
Nonostante queste difficoltà, il potenziale applicativo e una serie di vantaggi intrinseci rendono le tecnologie Csp molto interessanti.
Il campo di applicazione di riferimento delle tecnologie Csp, agli inizi del loro sviluppo tecnologico, dagli anni 80 del XX secolo ai primi anni di questo secolo, è stato quello della produzione elettrica con grandi impianti localizzati nelle aree desertiche. Per l’Europa in particolare, l’utilizzazione dei deserti del Nord Africa e del Medio Oriente ha rappresentato una prospettiva per favorire la diversificazione dell’approvvigionamento energetico mediante reti elettriche interconnesse ad alta capacità, che al contempo avrebbe favorito lo sviluppo economico di quelle aree grazie alla significativa componente di lavoro locale richiesta per la realizzazione degli impianti.
Negli anni più recenti la mutata situazione geopolitica ha imposto di ridimensionare o abbandonare molti di questi progetti. Di conseguenza il campo di applicazione di riferimento delle tecnologie Csp si è spostato verso la produzione elettrica distribuita e la produzione combinata di energia elettrica e calore per usi industriali o per la climatizzazione di edifici.
La ricerca e l’industria stanno rispondendo a questa nuova sfida con una serie di soluzioni innovative che stanno modificando il quadro dell’offerta tecnologica.
Ed è proprio alla luce di queste considerazione che si è fatta strada l’esigenza di fare il punto della situazione, mettendo in comune le conoscenze acquisite da singoli ricercatori sull’evoluzione delle diverse tematiche, in un quadro organico che possa rappresentare compiutamente lo stato attuale della tecnologia.

Da qui una pubblicazione Enea http://www.enea.it/it/pubblicazioni/pdf-volumi/v2016-applicazione-tecnologie-solari.pdf e l’evento svoltosi a Roma nell’ambito del progetto europeo Nester.
Abbiamo voluto fare il punto sul seminario con Luca Turchetti, Divisione Solare Termico e Termodinamico dell’Enea e con Simona De Iuliis, Unità Supporto Tecnico-strategica dell’Enea i quali ci hanno raccontato lo svolgersi delle attività e questo sul fronte del comparto industriale, della ricerca e con quelli che rappresentano gli elementi più interessanti emersi dal lavoro.
Come suggerito dal titolo, il workshop ha mirato ad illustrare la visione di Enea sullo sviluppo delle tecnologie del Solare termico a concentrazione, partendo dal percorso storico in tema.
Oltre a quella dei ricercatori Enea, l’evento ha visto la partecipazione attiva di rappresentanti di diversi soggetti industriali italiani e di altri enti di ricerca italiani ed europei, che con i loro interventi hanno fornito diversi spunti stimolanti per la discussione e il confronto delle strategie. L’evento è stato quindi anche un’occasione per riunire chi in questi anni in Italia ha lavorato allo sviluppo delle tecnologie del solare termico a concentrazione, per verificare lo stato dell’arte, valutare quanto fatto e identificare le possibili linee di sviluppo per il futuro sia a livello di ricerca che industriale.
Gli interventi dei rappresentanti dell’industria italiana hanno mostrato un panorama nazionale caratterizzato principalmente da piccole e medie imprese molto ricco e vario in termini di competenze, che vanno dall’ingegneria allo sviluppo di componenti per gli impianti e di software di simulazione. È stata tuttavia rilevata la mancanza del coinvolgimento di grandi società di Engineering, Procurement, Construction (Epc) in grado di sostenere l’impegno finanziario richiesto per la costruzione di impianti di elevata capacità. Molte delle industrie intervenute appartengono alla filiera italiana del settore che si è creata attraverso il Grande Progetto Solare Termodinamico iniziato da Enea nei primi anni 2000 sotto la Presidenza del Premio Nobel Carlo Rubbia, e che ha portato alla costruzione dell’impianto Archimede nel 2010. Tale filiera, oggi principalmente (ma non esclusivamente) rappresentata dall’Associazione Nazionale Energia Solare Termodinamica (Anest), è specializzata in particolare nei sistemi a concentrazione lineare e vanta importanti commesse in progetti internazionali. Tuttavia, più di recente, sono stati sviluppati sistemi altamente innovativi a concentrazione puntuale, utilizzanti sabbia come mezzo di accumulo di calore, attualmente in fase di dimostrazione.
Sul fronte della ricerca, gli sforzi dei maggiori enti internazionali così come quelli di Enea sono focalizzati sullo sviluppo di nuove soluzioni, più efficienti ed economiche, per tutte le principali sezioni degli impianti solari a concentrazione; l’obiettivo principale è la significativa riduzione dei costi di produzione dell’energia elettrica con tali impianti, rendendoli competitivi con i sistemi di produzione tradizionali anche in assenza di una politica di incentivazione. In particolare, si è evidenziato un grande interesse a livello internazionale per lo sviluppo di sistemi di accumulo termico innovativi, efficienti e compatti, adatti anche per impianti di scala ridotta. È infatti ormai generalmente riconosciuto che la presenza di un sistema di accumulo termico è un requisito fondamentale per la convenienza economica degli impianti Csp. Tali sistemi, permettendo di compensare le naturali fluttuazioni della radiazione solare e di estendere il funzionamento dell’impianto anche oltre il tramonto, sono alla base della dispacciabilità, ovvero la possibilità di modulare la produzione in base alla richiesta della rete, dell’energia elettrica prodotta dagli impianti Csp.
Un altro interessante aspetto emerso dal workshop è che, anche se su scala mondiale si sta assistendo principalmente alla costruzione di impianti Csp di grande taglia (fino a 370 MW) per conseguire economie di scala e raggiungere migliori efficienze di conversione elettrica, applicazioni su piccola scala (da alcune decine di kW fino ad 1 MW) risultano molto interessanti per l’Italia ed i Paesi del bacino Mediterraneo. In questo contesto Enea è impegnata nello studio di un innovativo sistema basato sull’accoppiamento di un parabolic dish con una micro turbina ad aria e di sistemi multi generativi, ovvero in grado di fornire più servizi tra cui produzione di elettricità, calore, raffrescamento ed eventualmente dissalazione dell’acqua. Enea è molto attiva in questo ambito con progetti rilevanti in collaborazione con Paesi quali Egitto, Marocco e Cipro. I sistemi multi generativi di piccola taglia si prestano anche all’integrazione con altre fonti rinnovabili quali biomasse residuali di natura agricola e forestale, cosa che li rende interessanti per l’inserimento nel tessuto rurale italiano.
Un workshop che si è chiuso con una sessione dedicata ai Solar Fuels, ovvero combustibili prodotti da acqua o da fonti carboniose mediante processi chimici alimentati da energia solare, che costituisce una delle prospettive più interessante per gli sviluppi futuri nel settore.