Impianto STEM: il solare Made in Italy che produce energia dalla sabbia

Jul 28, 2016 | scritto da:

Sole e sabbia. Sabbia e sole.

No, non figuratevi una spiaggia, il profumo del mare e il rumore delle onde che si infrangono sulla battigia. Le componenti sono le stesse: la combinazione diversa, ma altrettanto vincente, si traduce nell’invenzione di un meccanismo per sfruttare bollenti granelli di sabbia fine, così sottili da muoversi quasi come un liquido, come serbatoio di calore in un impianto solare.

Lo scorso 30 giugno è stato inaugurato il primo impianto STEM al mondo. Per chiarire: STEM sta per Solare Termodinamico Magaldi, nome dell’azienda che, insieme ad A2A, ha sostenuto tutta la fase di ricerca e sviluppo, l’installazione ha avuto luogo al Polo Energetico Integrato di San Filippo del Mela in provincia di Messina e l’Italia si è dimostrata perfetta culla di questo notevole progresso tecnologico.

Il tipo di impianto in cui la tecnologia STEM trova applicazione è il Concentrating Solar Power, un sistema a concentrazione solare. Il nome stavolta potrebbe suggerire un’immagine corretta: un CSP sfrutta un insieme di superfici riflettenti, banalmente una combinazione di lenti e specchi, per concentrare su un ricevitore i raggi del sole incidenti. Una centrale solare a concentrazione, nota anche come impianto solare termodinamico, si comporrà di tre parti: un campo di specchi, chiamati eliostati e muniti di snodi alla base che consentono un continuo allineamento in direzione ottimale rispetto alla posizione del sole, un riflettore secondario, che per questa particolare soluzione tecnologica sarà una torre centrale, e un ricevitore, su cui sono concentrati i raggi riflessi prima dal campo e poi dalla torre. Il ricevitore conterrà il cosiddetto “fluido di processo”: questo consisterà, nel caso del solare termodinamico STEM, in grandi volumi di sabbia quarzosa. I granelli, tutti di diametro inferiore a 0,2 millimetri, raggiungono, dopo la doppia riflessione dei raggi solari incidenti, temperature intorno ai 650 gradi centigradi.  

L’uso della sabbia come fluido di processo rappresenta la grande innovazione di questo sviluppo tecnologico. Negli impianti tradizionali si impiegano nel ricevitore o un olio minerale diatermico, cioè che conduce il calore, o una miscela di 'sali fusi': questi non sono ecocompatibili, rischiano di inquinare il terreno e necessitano di complesse pratiche di smaltimento per il 'fine vita' . Il sistema STEM invece, ricorrendo solo a sabbia e aria, risulta completamente ecologico e sostenibile, assicurando le stesse prestazioni delle centrali a concentrazione classiche.

E la questione del serbatoio di calore? Il fluido impiegato, qualsiasi esso sia, dovrà conservarlo per alcune ore dopo che il sole sia tramontato: è infatti questa capacità a consentire all’impianto di produrre anche di notte vapore surriscaldato che faccia girare le turbine e produca energia elettrica. Con questa strategia di accumulo del calore si tenta di ridurre al minimo la ricaduta sulla rete della naturale intermittenza della fonte solare. La sua ciclica discontinuità rappresenta infatti il più grande ostacolo alla definitiva affermazione di questa tecnologia. Materiali e soluzioni risultano ancora in fase di sviluppo, ma con il ricorso alla sabbia negli impianti STEM si è compiuto un deciso passo in avanti nell’ambito dello storage termico: si è realizzata la prospettiva di conservare nel fluido di granelli l’energia raccolta durante le ore solari e riutilizzarla quando il Sole non c’è.

L’impianto di San Filippo del Mela è di piccola taglia, ma con solo 2 MW prodotti riesce a fornire energia a circa 1.500 abitazioni e a evitare l’immissione in atmosfera di 890 tonnellate di CO2 all’anno. Le potenzialità per una diffusione su larga scala di questa tecnologia sono notevoli: basta provare a immaginare quanti Paesi a elevata insolazione esistono e quante attività un impianto CSP potrebbe sostenere anche in aree remote e desertiche del mondo. Dissalazione dell’acqua, bonifica di siti inquinati, agricoltura e trasformazione del cibo: forse cominceremo a guardare in modo diverso al binomio sabbia e sole.

Se volete provare ad immergervi per due ore nella desolazione di un mondo quasi completamente arido, Mad Max: Fury Road di George Miller può essere il film per voi. La scena dell’impatto con la maestosa tempesta di sabbia in cui si manifestano fenomeni elettromagnetici è spettacolare. Di nuovo, sabbia ed energia.

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