Un nuovo progresso nell’energia solare concentrata rende possibili temperature di 1500°C (2.700 ° F) da nient’altro che dalla luce solare.
Il calore prodotto dal solare concentrato può essere usato per produrre elettricità e combustibili puliti o alimentare processi industriali.
Una tecnologia che può contribuire a liberare il mondo dal petrolio.
Solare concentrato: metti il turbo alle rinnovabili
La necessità di fonti energetiche pulite, coerenti e rinnovabili non è mai stata così pressante. L’aumento dei prezzi dell’energia minaccia di far ripartire l’inflazione e rallentare la crescita economica. Il controllo dei combustibili fossili ha già causato guerre e potrebbe causarne di nuove. I combustibili fossili continuano a creare emissioni di gas serra, rendendo difficile la soluzione del problema del cambiamento climatico.
E le rinnovabili?
Sebbene le fonti di energia rinnovabili e a basse emissioni di carbonio vengano utilizzate più che mai, nessuna di esse è perfetta. Solare ed Eolico sono molto puliti e sempre più economici, ma hanno un problema di accumulo di energia. Le batterie necessarie per immagazzinare quell’energia richiedono metalli delle terre rare, complessi da estrarre e sempre più richiesti. L’energia idroelettrica è grande, ma può avere impatti negativi sull’ecosistema fluviale. Il nucleare è ancora difficile da vendere.
È in questo scenario nel quale il mondo cerca modi per produrre molta energia o risolvere i problemi delle fonti che abbiamo che nasce la storia di Heliogen.
Heliogen è una società di tecnologie per l’energia rinnovabile fondata dall’imprenditore Bill Gross. Ha un nuovo approccio a un modello esistente: punta a realizzare un “solare concentrato” con una lente d’ingrandimento gigante ed estremamente precisa e alcune rocce davvero calde.
La prima “raffineria” di solare concentrato
A Lancaster, in California, una città nel deserto del Mojave, Heliogen ha costruito una versione in miniatura della sua raffineria solare. Un impianto solare concentrato non è una novità. È operativo commercialmente dagli anni ’60, e i cenni storici fanno risalire i suoi primi utilizzi addirittura ad Archimede, per bruciare le flotte romane. Questo tipo di impianto però migliora il solare concentrato in modo incredibile.
Come è fatto un impianto Heliogen?
Essenzialmente si tratta di molti specchi disposti in cerchio che riflettono la luce solare su un bersaglio elevato. L’energia solare concentrata utilizza la luce del sole per riscaldare quel bersaglio (che potrebbe essere acqua, sale fuso o anche qualcosa di solido) a temperature molto elevate.
Quando questo calore viene utilizzato per qualcosa di diverso dalla produzione di elettricità, si parla di energia solare termica concentrata.
L’impianto di prova di Heliogen ha 400 specchi, ed è un decimo delle dimensioni che l’azienda vuole sviluppare.
Anche con questo numero ridotto di specchi, il solare concentrato di Heliogen ha prodotto risultati strabilianti. Il suo funzionamento, come detto, ha prodotto temperature fino a 1500° C (2732 ° F). Per fare un confronto, la maggior parte degli impianti solari a concentrazione a grandezza naturale esistenti sono in grado di produrre temperature nell’intervallo da 400 ° a 500 ° C.
Come ci sono riusciti?
Il progresso di Heliogen è reso possibile da un software all’avanguardia. Con l’intelligenza artificiale e una serie di telecamere, gli specchi (detti eliostati) vengono mantenuti il più possibile focalizzati sul bersaglio attraverso micro-regolazioni della loro posizione durante il giorno. È così che arriva una quantità molto maggiore di luce solare, creando più calore di quanto fosse possibile in precedenza.
È importante ricordare che questo è tecnicamente un sistema solare termico.
A differenza dei pannelli solari, questo progetto di solare concentrato non utilizza l’effetto fotovoltaico per trasformare la luce solare direttamente in elettricità.
Questo progetto riguarda la generazione di calore. Un calore che può quindi essere utilizzato per produrre elettricità, e può farlo in modo molto efficiente, ma ha anche altre applicazioni oltre a questo.
Quali?
Molte industrie utilizzano il calore intenso nei loro processi di produzione, come la fusione o la produzione del cemento, e spesso bruciano combustibili per creare quelle alte temperature. La raffineria di Heliogen è in grado di produrre temperature simili senza bruciare combustibili e potrebbe fornire il calore per queste industrie in futuro. Il calore prodotto è sufficientemente elevato da produrre anche idrogeno tramite elettrolisi.
Se riesci a produrre idrogeno ecologico, questo è un punto di svolta. A lungo termine, vogliamo essere la società dell’idrogeno verde.
Bill Gross, Heliogen
Se non utilizzata immediatamente, l’energia termica può essere immagazzinata anche in vecchie rocce semplici, che possono rimanere calde per giorni o anche fino a una settimana in un’unità di accumulo adeguatamente isolata. La loro energia può quindi essere utilizzata quando necessario o eventualmente anche spedita in un luogo che necessita di calore.
Rispetto alle difficoltà di immagazzinare l’energia elettrica prodotta dal solare, questo è un gioco da ragazzi.
Come si può applicare il solare concentrato su larga scala?
Gross spera di migliorare il processo raggiungendo gli stessi risultati con eliostati sempre più piccoli. I suoi sono già più piccoli del solito, il che permetterebbe loro di essere prodotti in serie a un prezzo più basso di quanto non lo siano oggi.
La speranza è che questo, insieme ad altri perfezionamenti al sistema, aiuti a ridurre il costo dell’energia prodotta dal solare concentrato fino a quando non sarà più economica dell’energia da combustibili fossili.
Oggi costa un po’ di più, ma non molto.
E rispetto ai grandi gruppi di pannelli solari, le raffinerie solari sono ancora un po’ più costose da costruire e da far funzionare. Ma si prevede che i costi diminuiranno.
Il solare concentrato potrebbe cambiare radicalmente la produzione
La grande visione di Gross è quella di costruire molte raffinerie di solare concentrato in tutto il mondo utilizzando il loro calore per alimentare i processi industriali.
L’elettricità prodotta da queste raffinerie creerebbe enormi quantità di “HelioFuels” a basso costo, a cominciare dall’idrogeno. Poiché le celle a combustibile a idrogeno sono estremamente efficienti e possono far funzionare qualsiasi cosa, dai sottomarini ai laptop, questo sarebbe un enorme passo avanti verso la pulizia dell’approvvigionamento energetico.
Idee simili esistono e sono state utilizzate altrove per produrre carburante per aerei in modo pulito, un altro processo industriale che normalmente richiede la combustione di combustibili fossili per creare temperature elevate.
La riduzione delle emissioni di carbonio dovuta all’uso diffuso del solare a concentrazione potrebbe essere sostanziale.
La sola produzione di calcestruzzo è responsabile dall’8 al 10% di tutte le emissioni globali. Quasi il 40% di queste emissioni è causato dalla combustione dei combustibili fossili necessari per creare calore per il processo produttivo. Un rapido calcolo, anche a mente, suggerisce che se l’energia solare concentrata sostituisse il combustibile fossile bruciato per il calore nella sola produzione di calcestruzzo, le emissioni globali di carbonio diminuirebbero fino al 4%.
Per fare un confronto, sarebbe come se in un solo colpo Italia, Francia, Regno Unito e Brasile azzerassero simultaneamente e contemporaneamente le emissioni.
