Ridurre l'impatto ambientale delle centrali solari a torre. Nella domanda di brevetto depositata dal CRS4 una possibile soluzione di questo problema

La frontiera della ricerca nel campo delle fonti rinnovabili si sta spostando gradualmente verso soluzioni a impatto ambientale sembre più basso. E se nella definizione di impatto ambientale introduciamo non solo il grado di occupazione del territorio ma anche la tipologia di superficie sulla quale l'impianto incide, allora ci rendiamo conto di quanto possa essere importante progettare strutture che non necessitano di terreni perfettamente pianeggianti ma che si pssono adattare all'orografia del terreno. Ecco perché l'invenzione di Erminia Leonardi e Marco Cogoni, ricercatori del CRS4, potrebbe rivelarsi estremamente importante.

L'invenzione, per la quale all'inizio di febbraio il CRS4 ha depositato domanda di brevetto, ha lo scopo di migliorare il controllo di impianti solari a concentrazione basati non su una ma su più torri. Erminia Leonardi e Marco Cogoni conoscono molto bene la materia energetica e sono ottimi programmatori: hanno scritto un codice di simulazione numerica che permette di calcolare l'energia solare raccolta da un impianto a concentrazione multitorre. A questo hanno associato programma con il quale sono in grado di ottimizzare in tempo reale l'orientamento ottimale degli eliostati, cioè degli specchi mobili che servono a dirigere i raggi solari verso un unico punto situato sulla torre. Lo studio è stato condotto su un campo di eliostati che possono riflettere la luce del sole verso la torre di volta in volta più adeguata.

L'orientamento degli eliostati segue il movimento (apparente) del Sole e varia al variare delle condizioni di insolazione (per esempio in caso di presenza di nubi). Grazie a questa invenzione la produzione di energia solare raccolta dagli specchi può aumentare anche del 40% a parità di infrastuttura utilizzata (eliostati, area occupata, blocco di potenza, acqua per la gestione dell'impianto). Tutte le potenzialità di questo metodo di controllo vengono espressa quando l'impianto è costituito da un numero elevato di torri e si può così sfruttare appieno la gestione ottimizzata a livello globale dell'impianto. Non è da trascurare anche la possibilità, offerta da questo sistema, di adattare il puntamento degli specchi in caso di manutenzione alle torri riceventi, ridirigendo verso torri adiacenti il flusso solare raccolto e riflesso dagli eliostati, il tutto in maniera completamente automatica.

Uno degli aspetti più rilevanti dell'invenzione di Leonardi e Cogoni risiede nella possibilità di ottimizzare lo spazio occupato dagli specchi e l'altezza delle torri, riducendo al minimo il ricoprimento del suolo e l'impatto visivo. Inoltre un sistema di controllo degli eliostati così sofisticato permette di installare questo tipo di struttura anche in terreni di scarso interesse agricolo, come cave abbandonate, aree militari dismesse, zone industriali e terreni contaminati.

La domanda di brevetto nazionale (numero MI2013A000168) è denominata "Procedimento e dispositivo per il controllo di un impianto ad energia solare del tipo a concentrazione su più torri con eliostati".

La simulazione è stata fatta con 4 torri e 4 gruppi di eliostati, i quali si dispongono adattando la loro inclinazione per raggiungere il più alto grado di ottimizzazione energetica.

La simulazione nel video mostra le disposizioni degli eliostati in riferimento a 4 torri con il sole allo zenith. Gli specchi hanno un diametro di 3,5 metri, le torri sono alte 40 metri, la copertura del terreno è del 91%.

Inizialmente gli eliostati sono disposti simmetricamente rispetto alle torri (come si nota dai colori strettamente abbinati). La configurazione coincide con un impianto solare a torre gestito in maniera individuale e non in modalità multitower e quindi il ruolo delle ombre fra gli specchi molto ravvicinati riduce notevolmente la capacità di cattura dell'impianto

Gradualmente gli eliostati si orientano verso le torri per ottimizzare la trasmissione dell'energia solare in direzione della torre più in posizione più adeguata.

Nella fase finale la disposizione degli eliostati è apparentemente "disordinata" ma l'incremento di potenza erogata può raggiungere il 40%.

Andrea Mameli www.linguaggiomacchina.it 21 Febbraio 2013

I sistemi a Torre Solare: Ricerca e Sviluppo nella tecnologia solare ad alta Concentrazione (Erminia Leonardi, CRS4) seminario 13 Dicembre 2012

CRS4, domanda di brevetto italiano per un sistema di controllo dell'energia prodotta da impianti di energia solare a torre (CRS4, press release, 21/2/2013)

Domanda di Brevetto del CRS4 impianti solari multitorre (CRS4 news, 21/2/2013)