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Energia solare a basso costo—di notte
Quando la più grande centrale solare termica del mondo, a Ivanpah, in California, è stata aperta all'inizio di quest'anno, è stata accolta con scetticismo. La centrale è innegabilmente impressionante. Una collezione di 300.000 specchi, ciascuno delle dimensioni di una porta di garage, focalizza la luce del sole su tre torri di 140 metri, generando temperature elevate. Quel calore produce vapore che aziona lo stesso tipo di turbine utilizzate nelle centrali elettriche a combustibili fossili. Quel calore può essere immagazzinato (ad esempio riscaldando i sali fusi) e utilizzato quando il sole tramonta a un prezzo molto più economico di quanto costa immagazzinare elettricità nelle batterie (vedi Il più grande potere solare termico del mondo fornisce energia per la prima volta).
sole cocente : Migliaia di specchi focalizzano la luce solare su una torre per generare temperature elevate in una centrale elettrica a Ivanpah, in California.
Ma molti esperti, anche alcuni che hanno investito nell'impianto, dicono che potrebbe essere l'ultimo del suo genere. David Crane , CEO di NRG Energy, una delle tre società, tra cui BrightSource Energy e Google, che hanno finanziato l'impianto, afferma che l'economia sembrava buona quando l'impianto è stato proposto per la prima volta sei anni fa. Da allora, il prezzo dei pannelli solari fotovoltaici convenzionali è crollato. Ora puntiamo sul solare fotovoltaico, ha detto a una folla di ricercatori e imprenditori in una conferenza all'inizio di quest'anno.
Il fascino della tecnologia solare termica è semplice. A differenza dei pannelli solari convenzionali, può generare energia anche quando il sole non splende. Ma in pratica, è molto più costoso sia dell'energia da combustibili fossili che dell'elettricità dai pannelli solari. E questa realtà ha spinto i ricercatori a cercare di trovare modi per rendere la tecnologia più competitiva.
Una grande sfida, afferma Philip Gleckman, chief technology officer di Areva Solar , è che le serie di specchi, così come i motori e i riduttori utilizzati per puntarli verso il sole, sono costosi. Una potenziale soluzione, dice, viene da una startup di San Francisco, Altro laboratorio , che sostituisce i motori con pneumatici e attuatori che possono essere realizzati a basso costo utilizzando le apparecchiature di produzione attualmente utilizzate per realizzare bottiglie d'acqua in plastica.
Il capo degli sforzi solari di Otherlab, Leila Madrone , afferma che la tecnologia potrebbe ridurre del 70% il costo dei campi di specchi per concentrare la luce solare. Ma anche questa riduzione dei costi, dice, non sarà sufficiente per rendere la tecnologia competitiva con i pannelli solari, anche se gli specchi rappresentano da un terzo alla metà del costo complessivo di un impianto solare termico.
Abbassare i costi complessivi richiederà di aumentare la quantità di energia che un impianto solare termico può generare, in modo che possa vendere più energia per la stessa quantità di investimento. Un approccio per aumentare la produzione di energia è aumentare le temperature a cui possono funzionare le centrali solari termiche, il che le renderebbe più efficienti. Attualmente operano a una temperatura di 650 °C o inferiore, ma alcuni ricercatori stanno sviluppando modi per aumentarla da 800 °C a 1.200 °C. Questo approccio è perseguito da un'altra startup, Halotechnics , che utilizza processi di screening ad alto rendimento per sviluppare nuovi materiali, inclusi nuovi tipi di sale e vetro, in grado di immagazzinare calore a queste alte temperature (vedi Cheap Solar Power at Night).
Un'altra opzione, finanziata da un nuovo programma presso l'Agenzia per i progetti di ricerca avanzata degli Stati Uniti per l'energia, è quella di realizzare centrali elettriche che aggiungano pannelli solari alle centrali solari termiche. L'idea di base è che i pannelli solari possono convertire in modo efficiente solo determinate lunghezze d'onda della luce in elettricità. Gran parte dell'energia nella luce infrarossa e ultravioletta, ad esempio, non viene convertita e viene invece emessa sotto forma di calore. I nuovi progetti cercano modi per sfruttare quel calore.
I sistemi solari che combinano calore e pannelli solari non sono nuovi. Per molti anni, le aziende hanno offerto sistemi solari che fanno funzionare i tubi dell'acqua dietro i pannelli solari: il calore di scarto dei pannelli rende l'acqua abbastanza calda per le docce.
Il nuovo approccio, tuttavia, consiste nel cercare modi per raggiungere temperature molto più elevate, abbastanza alte da essere utilizzate per generare elettricità. Tali metodi in genere comportano la concentrazione della luce solare per generare temperature elevate e quindi deviare parte di quella luce solare concentrata sui pannelli solari.
In un caso, le nanoparticelle sospese in un fluido assorbono lunghezze d'onda della luce solare che i pannelli solari non convertono in modo efficiente. Quelle nanoparticelle riscaldano il fluido. La luce che i pannelli solari possono utilizzare passa attraverso il fluido a un pannello solare. Altri ricercatori utilizzano specchi che consentono il passaggio solo di determinate lunghezze d'onda.
Howard Branz , il program manager responsabile di questi progetti ad ARPA-E, dice che la speranza è che il costo aggiuntivo di questi sistemi ibridi sarà compensato da due cose. In primo luogo, i sistemi saranno più efficienti, convertendo potenzialmente più della metà dell'energia della luce solare in elettricità, rispetto al 15-40 percento dei pannelli solari convenzionali esistenti.
In secondo luogo, la capacità di immagazzinare calore per utilizzarlo ogni volta che è necessario diventerà più preziosa man mano che verrà installata più energia solare. La Germania, che ha molta più energia solare di qualsiasi altro paese, a volte deve pagare i suoi vicini per prendere l'energia solare in eccesso generata in alcune giornate di sole. Questo programma guarda a un futuro che potrebbe essere domani in Germania, a tre anni in California, a cinque anni in Arizona, dice Branz. Ma alla fine questo futuro arriverà ovunque le persone vogliano generare molta elettricità con l'energia solare.