Centrale solare

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Centrale solare a specchi a Daggett in California

Una centrale solare è una centrale elettrica che utilizza l'energia solare per produrre corrente elettrica. Di questo tipo di centrali elettriche esistono due versioni: le centrali elettriche termiche e le centrali fotovoltaiche.

[modifica] Centrali elettrica termica

Questo tipo di centrale solare immagazzina l'energia solare attraverso dei pannelli solari che provvedono a convogliare la luce solare in un liquido. Questo liquido assorbendo l'energia solare si riscalda fino a giungere ad ebollizione. Una volta diventato gas viene convogliato in una turbina collegata a una dinamo. La turbina sottrae energia cinetica al gas e la converte in energia meccanica che viene utilizzata dalla dinamo per produrre corrente elettrica. Esiste una seconda tipologia di centrali che non utilizza pannelli solari ma specchi. Gli specchi vengono puntati verso un serbatoio posto alla sommità di una torre. La luce concentrata dagli specchi fa evaporare il liquido contenuto nel serbatoio che inviato alla turbina e alla dinamo per generare energia elettrica. Questa seconda tipologia di centrale termica consente di raggiungere temperature maggiori e quindi consente di utilizzare come liquido altri elementi oltre all'acqua innalzando l'efficienza complessiva del sistema.

Siccome la radiazione solare media è di circa 1.000 watt/m², il rendimento termodinamico è altissimo rispetto a quello fotovoltaico. La quantificazione espressa da Carlo Rubbia, Nobel per la fisica, chiarisce i vantaggi del sistema termodinamico:

"Come esperimento pilota i 20 megawatt raggiunti dalle tecnologie solari alla centrale di Priolo non sono da buttar via: bastano a una città di 20 mila abitanti, consentono di risparmiare 12.500 tonnellate equivalenti di petrolio l'anno ed evitano l'emissione di 40 mila tonnellate l'anno d’anidride carbonica. Il bello è che questo tipo di energia è conveniente: ai prezzi attuali, l'impianto si ripaga in 6 anni e ne dura 30. Oltretutto, una volta avviata la produzione di massa, i prezzi di costruzione tenderanno al dimezzamento".

Infatti da ogni m² di specchi in un anno si ricava l’equivalente in energia di un barile di petrolio. Siccome 7 barili circa sono pari ad una tonnellata, con 7 m² s’otterrebbe una TEP (tonnellata equivalente di petrolio): con 70.000 m² (0,07 km²) 10.000 TEP, con 7.000.000 di m² 1 MTEP, ossia lo 0,5% del fabbisogno nazionale.

Per soddisfare l’intero fabbisogno nazionale è sufficiente una superficie pari ad un quadrato con il lato di circa 40 km.

[modifica] Centrale fotovoltaica

Per approfondire, vedi la voce Impianto fotovoltaico.

Questa tipo di centrale elettrica utilizza dei moduli fotovoltaici per convertire direttamente la luce solare in energia elettrica tramite l'effetto fotovoltaico.

Questa tipologia di centrale ha un'efficienza compresa tra i 14 e i 25% a seconda delle caratteristiche del pannello fotovoltaico utilizzato. I pannelli con altissima efficienza normalmente non vengono utilizzati in strutture estese come questo tipo di centrali per via del loro elevato costo. Dal settembre 2005 in Italia le centrali fotovoltaiche fino a 1 MWp sono regolamentate dal Decreto attuativo n. 181 del 5 agosto 2005, noto anche come Decreto Conto energia.

Indipendentemente da questa normativa, alcuni interventi a fondo perduto vengono saltuariamente deliberati dalle istituzioni. Tra questi il più recente è stato il bando per le Piccole e Medie Imprese per la promozione delle fonti rinnovabili per la produzione di energia elettrica e/o termica, emanato dal Ministero dell'Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare congiuntamente con Medio Credito Centrale S.p.A. e pubblicato nella Gazzetta Ufficiale n. 12 del 16 gennaio 2007.

A Brindisi, in Puglia, verrà realizzata la centrale fotovoltaica più grande d'Europa (con potenza di 11 MW). Il gruppo industriale incaricato della costruzione verrà affiancato dalle Università della Puglia. L'impianto dovrebbe entrare in funzione nel 2010, sul sito dell'ex- polo petrolchimico.

[modifica] Problemi e vantaggi

Le centrali solari devono far fronte alla non continua presenza della fonte energetica, questa forma di energia è infatti dipendente dalle condizioni atmosferiche come la presenza di nubi o pioggia.

Gli impianti più moderni infatti prevedono di stoccare il fluido ad alta temperatura in appositi serbatoi isolati, che permettono di far funzionare le turbine non solo durante la notte ma con una autonomia di alcuni giorni in caso di cattivo tempo. Questi impianti hanno comunque la possibilità di essere alimentati a gas nel caso le condizioni sfavorevoli perdurino. Queste centrali vengono preferibilmente collocate in luoghi molto assolati (i deserti, la California, la Sicilia, ecc).

Gli specchi solari attuali per funzionare correttamente richiedono di essere correttamente puntati rispetto al Sole e quindi sono presenti sistemi motorizzati che provvedono a far mantenere l'orientamento corretto. Questi sistemi contribuiscono ad elevare il costo dell'energia elettrica prodotta dalla centrale riducendone la convenienza.

Grossi passi in avanti hanno fatto negli ultimi anni gli studi sulla Non imaging Optics "ottica senza ricostruzione dell'immagine" che permettono già ora di costruire concentratori parabolici fissi, (in inglese CPC Compound Parabolic Concentrator) che accettano angoli di ingresso per la radiazione solare anche di 55 gradi.

Gli impianti di ultima generazione, come quello di Priolo in Sicilia (Progetto archimede)^[1], utilizzando dei sali fusi come liquido convettore, riescono a raggiungere temperature di 550 gradi permettendo l'utilizzo delle stesse tecnologie delle centrali tradizionali e quindi sia la possibilità di essere affiancati ad impianti esistenti, sia una riduzione dei costi grazie all'utilizzo di componenti standard.

Le centrali solari ad alta temperatura progettate in Italia dal premio Nobel Carlo Rubbia rappresentano le fonti da questo tipo di energia con la maggiore convenienza attualmente esistenti, massimo impegno andrebbe posto nel cercare di renderle ulteriormente convenienti (come del resto si sta facendo nel resto del mondo).

La Spagna ha recentemente accolto Rubbia, dopo che lo stesso è stato allontanato dalla guida dell'ENEA ed ha avviato la realizzazione industriale della centrale che doveva essere realizzata in Italia. Lo spazio occupato da centrali di questo tipo dipende dalla potenza delle stesse, e può quindi risultare piuttosto consistente.

Notevoli sono i lati positivi di questa fonte di energia, non ci sono emissioni inquinanti o di gas serra, non è necessario il trasporto di combustibili, non si producono come nel caso del nucleare scorie di cui al momento non disponiamo siti adatti allo smaltimento, la centrale non è pericolosa per gli abitanti nei dintorni, e non si presta a pericolosi attentati terroristici.

Anche il fattore costo, che appare uno svantaggio, se riveduto con quello che è il costo ambientale delle fonti fossili, (inquinamento, effetto serra, frequenza di eventi atmosferici estremi), va riconsiderato e valutato sulla base degli scenari futuri.

[modifica] Sviluppi futuri

Attualmente la maggior parte delle ricerche vertono sul perfezionamento delle celle fotoelettriche. Si sta cercando di ottenere celle fotoelettriche con un'efficienza maggiore di quelle attuali e nel contempo si sta cercando di rendere le celle fotoelettriche ad alta efficienza più economiche in modo da ridurre i costi di costruzione delle centrali elettriche. Un'altra via più radicale è la costruzione di centrali solari orbitali. Queste centrali sono già realizzabili con la tecnologia odierna, ma avrebbero un costo elevatissimo per via dell'enorme quantità di denaro necessario per mandare in orbita la centrale. In ogni caso alcuni studi sono a buon punto e alcune nazioni (il Giappone in particolare) intendono costruire una di queste centrali entro il 2040.