L’Enea ha di recente presentato un nuovo impianto solare a concentrazione, realizzato presso il Centro Casaccia, dedicato a studio, sperimentazione e validazione di materiali, tecnologie e soluzioni innovative per fornire calore alle industrie dalla fonte solare. Una tecnologia modulare e versatile, capace di garantire una fornitura di calore stabile ai processi industriali, senza l’impiego di fonti fossili.
L’infrastruttura è stata realizzata dall’Enea nell’ambito del Piano Triennale di Realizzazione 2019-2021 per la Ricerca di Sistema Elettrico Nazionale (Accordo di Programma sottoscritto da Enea e MiTE) ed è predisposta per future modifiche che permetteranno, attraverso l’utilizzo di innovativi componenti e fluidi termovettori, di ampliare il range di temperature operative e i possibili campi di applicazione.
L’impianto va a integrare il già vasto campo solare del Centro di Ricerche dell’Agenzia e ad arricchire l’offerta di infrastrutture, strumentazioni e tecnologie per la ricerca e lo sviluppo applicativo degli impianti solari a concentrazione, utili per enti di ricerca e industrie del settore e a supporto del trasferimento tecnologico.
L’infrastruttura, che consente di testare materiali e componenti innovativi in condizioni reali di funzionamento, è composta da un collettore solare lineare della lunghezza di 36 m, costituito da 425 specchi (62,5×125 cm), per un totale di circa 330 mq di superficie riflettente.
Con una temperatura operativa massima di 320 °C e una potenza termica di circa 200 kW, l’impianto si presta oggi allo studio di applicazioni industriali di piccola/media taglia a medio/alta temperatura (>200 °C), che consumano circa il 50% dell’energia termica richiesta dall’industria, ma per le quali non esistono soluzioni tecnologiche green consolidate.
Tra i potenziali settori di applicazione vi sono quelli tipici del Made in Italy:
- cottura, pastorizzazione e sterilizzazione nell’agroalimentare e bevande;
- sbiancamento ed essiccazione nel tessile;
- candeggio e preparazione della polpa nella carta;
- distillazione ed evaporazione in chimica e farmaceutica;
- trattamento per vernici nel settore automobilistico;
- fasi della produzione di acciaio, cemento, vetro, plastica e pellame.
Secondo diversi studi internazionali circa il 90% dell’energia termica consumata dall’industria a livello mondiale è prodotta da fonti fossili (45% carbone, 30% gas naturale e 15% petrolio) e solo circa il 10% da fonti rinnovabili. La metà di questi consumi è attribuibile ai settori “hard-to-abate” (difficilmente elettrificabili), per i quali il solare a concentrazione può fornire soluzioni efficaci per la decarbonizzazione.
Grazie all’impiego di sistemi di accumulo di energia termica, la tecnologia può garantire una produzione affidabile e flessibile di calore, adattabile a molteplici processi industriali, a specifiche strategie di gestione ed esercizio, a diverse temperature, carichi termici e taglie di impianto.
Impianto PCS: Prova Collettori Solari
L’impianto di prova PCS (Prova Collettori Solari) è la prima infrastruttura a livello mondiale per la sperimentazione dell’impiego dei sali fusi come fluido termovettore nella tecnologia solare dei collettori parabolici lineari. Realizzato nel Centro Ricerche Enea Casaccia nel 2003 su progetto originale Enea, oggi rappresenta un’infrastruttura fondamentale per la ricerca e lo sviluppo applicativo degli impianti solari a concentrazione a sali fusi.
L’impianto consente di effettuare prove di funzionamento nelle diverse condizioni di esercizio, verifiche sulle prestazioni e sull’affidabilità dei componenti e analisi di situazioni critiche e anomalie.
I dati ottenuti dalle prove consentono di costruire e validare modelli di calcolo, ottenere le informazioni necessarie per la progettazione di nuovi componenti e impianti, mettere a punto le procedure di conduzione, perfezionare nuove soluzioni impiantistiche, sviluppare nuovi tipi di accumulo di energia termica ad alta e media temperatura.
L’impianto PCS, inoltre, è impiegato per la qualificazione di componenti commerciali e la formazione di tecnici e giovani ricercatori, anche in campo internazionale.
Il “Dish”: il disco solare
L’impianto Dish, installato presso il Centro Ricerche Enea Casaccia, è un prototipo dimostrativo di un’innovativa tecnologia solare a concentrazione per la generazione elettrica distribuita.
La novità di questo sistema è l’integrazione del concentratore parabolico circolare (“dish”) con una microturbina ad aria di estrazione automobilistica per la generazione elettrica e termica di piccola taglia.
Il dish ha un diametro di 12 m e una superficie di 88 mq interamente ricoperta di specchi solari che concentra in una piccola area focale fino a 2.000 volte la radiazione solare, che a sua volta viene convertita in calore ad alta temperatura.
Rispetto al fotovoltaico tradizionale, questo sistema consente di sfruttare le potenzialità della cogenerazione termica per il condizionamento e la climatizzazione nel settore civile e industriale, nonché la dissalazione delle acque, utilizzando il calore residuo dell’aria in uscita dall’impianto.
Tale tecnologia, inoltre, è idonea alla generazione elettrica/termica on-demand, anche in assenza di irraggiamento solare, grazie alla possibilità di accumulare il calore e di alimentare la turbina con combustibili o biocombustibili.
Reslag: l’impianto che riutilizza gli scarti dell’industria siderurgica per stoccare energia termica
Reslag è un innovativo sistema di accumulo termico, basato su materiali di scarto dell’industria siderurgica, per stoccare l’energia termica negli impianti solari termodinamici.
L’obiettivo è quello di sostituire una parte dei sali fusi utilizzati dall’impianto solare a concentrazione per accumulare energia termica ad alta temperatura (fino a 550 °C), con scarti d’altoforno opportunamente riprocessati, riducendo i costi dei sistemi di accumulo di energia termica ad alta temperatura e riciclando un rifiuto industriale altrimenti destinato al deposito in fabbrica o alla discarica.
Laboratorio per il solare termico
Presso il Centro Ricerche Trisaia è operativo un laboratorio accreditato che qualifica e certifica, in accordo alla normativa tecnica di settore (EN 12975 ed ISO 9806), componenti e sistemi solari termici a bassa e media temperatura, con conseguente rilascio delle certificazioni necessarie per l’accesso agli incentivi statali previsti dalla legislazione vigente.
Il laboratorio svolge attività di ricerca nel settore delle applicazioni del solare termico a bassa e media temperatura, di supporto tecnico-scientifico allo sviluppo di prototipi piani o a concentrazione destinati alla produzione di calore, all’alimentazione di processi termici per applicazioni civili ed industriali e alla realizzazione di sistemi innovativi di climatizzazione. Nello specifico le attività riguardano: l’analisi e l’ottimizzazione energetica dei sistemi solari a bassa e media temperatura, la valutazione e l’ottimizzazione tecnico-economica di impianti di solar cooling e la caratterizzazione energetica di collettori a concentrazione per applicazioni a media temperatura.
