Cos'è l'energia solare termodinamica
L'energia solare termodinamica ha radici molto più antiche di quanto si potrebbe pensare, risale infatti al 1910. Il primo esperimento fu tentato nel deserto del Sahara nel 1910 appunto, ma in seguito fu abbandonato perché si pensò che i combustibili fossili fossero più efficienti. Questo in realtà ha solo ritardato l'utilizzo di questa tecnologia, che ora sta tornando in auge, si pensi solo alla costruzione della nuova centrale solare termica ad Andasol, in Spagna nel 2007, con una potenza di 150 MW. Ma cerchiamo di capire in che cosa consiste nel dettaglio questa tecnologia. Partiamo dal concetto principale: il motore di Stirling. Il Motore di Stirling è un'invenzione semplicissima, un piccolo marchingegno che muove un pistone in un cilindro grazie allo spostamento di aria calda. Sembra eccezionalmente semplice, eppure buona parte dei sistemi solari termici si basano sullo stesso principio, cioè sul concentrare i raggi solari in un singolo punto generando calore e sfruttando l'energia cinetica generata da questo calore. Questi sono in particolare i sistemi ad alte temperature con un design a disco.
Centrali solari termodinamiche
I Sistemi termici ad alta temperatura sono i più efficienti e i più utili a trasformare l'energia solare in energia elettrica perché il loro unico problema è il mantenimento della temperatura e il raffreddamento. I più diffusi fra questi impianti, e stiamo parlando principalmente del deserto del Nevada e della California, dove sono presenti impianti fino a 350MW, sono caratterizzati da strutture a design parabolico, che non hanno bisogno di aggiustamenti nella posizione degli specchi per adattarsi alla posizione del sole, e si basano essenzialmente sull'effetto Greenhouse per catturare le onde corte e riflettere le onde lunghe dei raggi solari. Questi impianti non utilizzano il motore di Stirling, essi concentrano la luce per andare a fondere alcuni sali di varie composizioni. I sali vengono poi utilizzati per creare vapore e muovere delle turbine poste in punti specifici della centrale, le cosiddette "torri", producendo in tal modo energia elettrica da immettere nella rete.
Problematiche principali
Ci sono diversi tipi di problemi nelle centrali solari termodinamiche, il primo è il mantenimento del calore, il secondo è il suo trasporto e il terzo è l'isolamento. L'energia solare infatti non può essere accumulata, ma deve essere consumata subito, e ovviamente questo non è comodo perché significa avere energia disponibile in grandi quantità nelle ore centrali della giornata e non averne, per esempio, nelle ore notturne. In stabilimenti come quello di Andasol si è trovato un metodo di mantenere il calore del sole attraverso appunto la fusione del sale, un processo industriale molto conosciuto e non tossico, che permette di mantenere l'energia anche durante le ore notturne. L'alta temperatura del sale sciolto è molto facile da mantenere e da trasportare, mentre lo è di meno quella del vapore, che può durare solo un'ora e si disperde con facilità durante il trasporto in tubature e il mantenimento in contenitori pressurizzati (50 bar e 285 gradi celsius).
Problematiche ambientali
Esistono altri metodi per accumulare energia solare in una centrale termodinamica, in primo luogo il metodo chimico, quindi attraverso dei materiali che con il calore cambiano di stato. Questo metodo è il più duraturo ma anche il più rischioso da un punto di vista ambientale. L'ultimo problema è quello dell'acqua. Questo tipo di centrali infatti è spesso posizionato nel deserto o in luoghi dove l'acqua è un bene prezioso (in California per esempio utilizzare l'acqua potabile per raffreddare gli impianti industriali e vietato per legge), quindi si cerca di usare metodi di raffreddamento alternativi, ma anche meno efficienti, come le strutture di aerazione. Esistono ovviamente tantissimi altri modi di utilizzare l'energia solare, per esempio in india sono state inventate le cucine solari, che sono in grado di preparare diverse migliaia di piatti alla volta; ma quest'energia viene anche usata per raffreddare, si vedano i sistemi di produzione di energia solare a bassa temperatura, più diffusi in Europa perché permettono di costruire delle piccole centrali e non degli imponenti impianti industriali.
