Imitiamo la natura: impianti solari come girasoli
di Daniela Bertuzzi
Appena fuori Siviglia, in un’area desertica dell’Andalusia, sorge una torre alta circa 100 metri e dotata di 600 specchi, le cui dimensioni sono approssimativamente quella di mezzo campo da tennis. Questi inseguono il sole durante la giornata e concentrano i suoi raggi nella parte superiore della torre, dove l’energia solare è convertita in calore. L’energia elettrica prodotta dal calore così generato è sufficiente ad alimentare le case di 6.000 famiglie. L’area dove sorge questa torre, denominata PS10, è una delle poche aree al mondo dove sono stati realizzati impianti solari a concentrazione (CSP). Il numero di queste aree dovrebbe aumentare durante i prossimi anni poiché gli impianti CSP sono in grado di fornire grandi quantità di energia pulita, laddove esistano territori soleggiati e con caratteristiche adeguate.
I ricercatori del MIT (Massachusetts Institute of Technology), in collaborazione con l’Università di Aachen in Germania, hanno messo a punto un modello di calcolo, pubblicato su Solar Energy, che ottimizza la disposizione degli eliostati di un impianto CSP a torre e permette di ridurre l’occupazione di suolo, aumentando nel contempo la capacità del sistema di convertire l’energia solare in calore.
In pratica, gli specchi vengono disposti a spirale in modo analogo ai petali del girasole su ciascuna torre tenendo conto dei nuovi ingombri e dei possibili ombreggiamenti che ogni torre proietta sulle altre in fase d’inseguimento dei raggi solari. In questo modo, si aumenta l’efficienza di raccolta dell’energia solare e, di conseguenza, la capacità di generazione dell’energia elettrica, e si riduce lo spreco di spazio tra una torre e l’altra.
Per dimostrare la fattibilità del progetto, i ricercatori hanno applicato l’algoritmo di ottimizzazione sviluppato al layout della torre PS10 in Andalusia ottenendo una nuova disposizione degli specchi con un lieve incremento di efficienza 0,36% ma un guadagno complessivo in termini di occupazione di suolo intorno al 16%. Successivamente si passerà all’ottimizzazione degli spazi tra una torre e l’altra per diminuire, a parità di energia elettrica prodotta, le esigenze di spazio o per aumentare, a parità di spazio, l’energia elettrica prodotta.
Secondo gli esperti dell'ENEA in fonti rinnovabili, ed in particolare di tecnologie solari a concentrazione, “l’algoritmo, estremamente dettagliato nella descrizione dei fenomeni fisici e sufficientemente veloce nell’esecuzione, è un ottimo strumento di supporto nella progettazione di un sistema CSP a torre ottimizzato. La disposizione degli eliostati così determinata permette di ottenere un sistema ad elevata efficienza e, quindi, con una sostanziale riduzione del numero di specchi e dell’occupazione del suolo. Tutto ciò naturalmente condurrà ad una sostanziale riduzione del costo dell’energia elettrica fornita, ovvero l’LCOE, il Levelized Cost Of Energy. Il passo successivo, come avviene in genere per tutti gli algoritmi sviluppati, dovrà essere quello di realizzare un’adeguata sperimentazione al fine di ottenere le necessarie conferme”.