Energia: solare, alleanza ENEA e industria per due nuove centrali termodinamiche in Sicilia

“Questi due progetti dimostrano che in Italia esiste una realtà industriale che sta investendo sulla tecnologia del solare termodinamico con iniziative concrete nonostante i vincoli burocratici e normativi”, sottolinea Giorgio Graditi, direttore del Dipartimento Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili di ENEA. “In questi due impianti ENEA è stata coinvolta per svolgere diverse attività, dalla supervisione della progettazione, della realizzazione e dell’avviamento, alla verifica delle performance, fino all’integrazione dell’impianto solare a concentrazione con la tecnologia fotovoltaica”, prosegue Graditi.

L’impianto di Partanna ha una potenza installata di 4,26 MWe ed è in grado di produrre energia elettrica per oltre 1.400 famiglie (circa il 30% della popolazione del territorio comunale, con utenze domestiche da 3 kW). “Prevediamo di raggiungere una capacità di accumulo di energia termica pari a 180MWht, che equivalgono a circa 15 ore di funzionamento dell’impianto a pieno carico, anche in assenza della radiazione solare”, spiega Graditi.

L’integrazione di sistemi di accumulo di energia termica rappresenta un aspetto rilevante, poiché consente di poter disporre di energia termica convertibile in elettrica e, quindi, di programmare la produzione per soddisfare la domanda di energia. In questo modo è possibile disaccoppiare la raccolta dell’energia solare - che dipende dal ciclo giorno-notte e dalle condizioni meteo - dalla produzione di elettricità, legata invece alla richiesta da parte degli utilizzatori. A Partanna l’area complessiva del campo solare è di 83 mila m² (circa 10 campi da calcio), dove sono installati 126 collettori solari lineari tipo Fresnel disposti in 9 loop[1], in grado di focalizzare i raggi solari su di un tubo ricevitore; al suo interno scorre una miscela di sali fusi (principalmente nitrati di potassio e di sodio) a basso costo, non infiammabili, innocui per l’ambiente (in caso di perdite del circuito, di facile rimozione perché solidificano rapidamente), che viene utilizzata sia come fluido termovettore, sia come mezzo di accumulo di energia termica a una temperatura stabile di circa 550° C. Il fluido riscaldato nel ricevitore solare si accumula nel serbatoio[2] caldo, quindi entra nel generatore di vapore dove cede la sua energia e si scarica nel serbatoio freddo e da qui ritorna al ricevitore solare. Il vapore così prodotto viene inviato a un gruppo di generazione, turbina a vapore/alternatore, di potenza pari a 4,26 MWe. L’impianto è completato da una caldaia di primo avviamento alimentata con GNL - circa 47 t stoccate in un serbatoio criogenico - per garantire il mantenimento della temperatura dei sali fusi al di sopra di quella di congelamento, soprattutto nei periodi invernali e nella fase di riempimento iniziale dei serbatoi.

Oltre ai due impianti in Sicilia, in Italia ci sono altre iniziative nel campo del solare termodinamico: a partire dal 2019, questa tecnologia è tra le tematiche strategiche della Ricerca di Sistema Elettrico, il programma triennale di ricerca sulle nuove tecnologie energetiche finanziato del Ministero dello Sviluppo Economico. In questo contesto ENEA ha presentato un piano triennale di ricerca sui principali componenti degli impianti solari a concentrazione, che prevede lo studio di nuovi fluidi termovettori, lo sviluppo di innovativi materiali di rivestimento superficiale per tubi ricevitori e la realizzazione di sistemi di accumulo termico avanzati. Inoltre, entro il 2021 sarà realizzata presso il Centro Ricerche ENEA Casaccia (Roma) una piattaforma sperimentale per la caratterizzazione di componenti per la fornitura di calore industriale a media e alta temperatura. “Il mercato del calore di processo può rivelarsi un efficace strumento di promozione del solare termodinamico: in questo settore la competizione con le altre tecnologie energetiche rinnovabili è meno forte e vengono ampliate significativamente le applicazioni che permetterebbero di innescare il circuito virtuoso dell’economia di scala, anche nel breve-medio periodo”, sottolinea Giorgio Graditi. Il calore a media/alta temperatura prodotto da un impianto solare a concentrazione potrebbe essere utilizzato per alimentare, ad esempio, alcuni processi nell’industria farmaceutica, alimentare e tessile, ma anche per produrre combustibili ‘green’ e idrogeno da biomasse e acqua (elettrolisi). “Il consumo energetico dell’industria rappresenta circa il 32% di tutta l’energia globalmente richiesta e, di questa quota, solo il 26% è attribuibile ai consumi elettrici, mentre il restante 74% è riferibile a consumi di energia termica, che potrebbero essere soddisfatti da impianti solari a concentrazione integrati nel processo industriale”, conclude Graditi.

Nei prossimi decenni l’International Energy Agency prevede un sostanziale incremento della quota di energia prodotta da solare termodinamico, che dovrebbe coprire oltre il 10% del fabbisogno globale di energia primaria al 2050. Puntare al miglioramento delle capacità di accumulo dell’energia termica dei sistemi sarà fondamentale per attirare ulteriori investimenti.

Mentre in Italia gli impianti di grande taglia (superiori a 20-50 MW) sono di difficile realizzazione a causa di condizioni geografiche specifiche e di vincoli autorizzativi, a livello mondiale i Paesi in cui questa tecnologia ha trovato maggiore sviluppo applicativo sono la Spagna e gli Stati Uniti, che guidano la classifica con la maggiore potenza installata e in esercizio, rispettivamente con 2,3 GW e 1,8 GW; seguono Cina, Marocco e Sud Africa. Un’ulteriore spinta allo sviluppo di questa tecnologia viene anche da Emirati Arabi Uniti e India, Paesi in prima linea con nuovi impianti in costruzione da 700 MW e 290 MW.

Giorgio Graditi, ENEA, Dipartimento Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili,

Articolo dal magazine ENEA Energia, ambiente e innovazione (numero 2/2020): Il contributo del solare a concentrazione nel percorso di decarbonizzazione