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La tecnologia solare termica pone sfide alla California colpita dalla siccità
L'ambizioso obiettivo della California di ottenere un terzo della sua elettricità da fonti energetiche rinnovabili entro il 2030 è stato messo alla prova durante l'anno più secco mai registrato, parte di una siccità pluriennale che sta mettendo seriamente a dura prova le riserve idriche. Il piano statale si basa molto sulla tecnologia solare termica, ma questo tipo di energia solare consuma anche enormi quantità di acqua.
Potenza dell'essiccatore : Nella centrale solare termica di Ivanpah, nel deserto della California, una torre è illuminata con luce solare concentrata da migliaia di specchi.
La siccità sta già costringendo gli sviluppatori di centrali solari termiche a utilizzare approcci di raffreddamento alternativi per ridurre il consumo di acqua. Ciò aumenterà i costi e diminuirà la produzione di elettricità, soprattutto nei mesi estivi quando la domanda di elettricità è elevata. Diversi gruppi di ricerca in tutto il paese stanno sviluppando modi per ridurre tali costi ed evitare riduzioni della produzione di energia.
Le centrali solari termiche utilizzano grandi campi di specchi per concentrare la luce solare e riscaldare l'acqua, producendo vapore che fa girare le turbine delle centrali elettriche. Alle utility piacciono perché la loro potenza è molto meno variabile rispetto a quella dei banchi di pannelli solari (vedi BrightSource spinge avanti su un altro enorme impianto solare termico e modelli di computer più nitidi aprono la strada a più energia eolica).
Gli svantaggi sono che gli impianti solari termici generano grandi quantità di calore di scarto e consumano molta acqua per il raffreddamento, che di solito avviene evaporando l'acqua. Gli impianti solari termici possono consumare il doppio di acqua rispetto alle centrali elettriche a combustibili fossili e un progetto solare termico proposto di recente avrebbe consumato circa 500 milioni di galloni di acqua all'anno.
Una tecnologia chiamata raffreddamento a secco, che ha iniziato a comparire nelle centrali elettriche negli ultimi 10 anni circa, può ridurre il consumo di acqua del 90%. Invece di far evaporare l'acqua per raffreddare l'impianto, la tecnologia mantiene l'acqua contenuta in un sistema chiuso. Mentre raffredda la centrale, l'acqua si riscalda e viene poi fatta circolare attraverso enormi torri di raffreddamento di otto piani che funzionano in modo molto simile al radiatore di un'auto.
La tecnologia del raffreddamento a secco costa da due volte e mezzo a cinque volte di più rispetto ai tradizionali sistemi di raffreddamento evaporativo. E non funziona bene nelle giornate calde, costringendo a volte gli operatori delle centrali elettriche a ridurre la produzione di energia. In estate, questo può ridurre la produzione di energia dal 10 al 15 percento, afferma jessica shi , un responsabile del programma tecnico presso l'Istituto di ricerca sull'energia elettrica. Nelle giornate estremamente calde, la produzione di energia potrebbe essere ridotta anche di più.
Un approccio per risolvere questo problema consiste nel sovradimensionare il sistema di raffreddamento in modo che possa fornire un raffreddamento sufficiente anche nelle giornate calde. Questo è l'approccio adottato dagli sviluppatori del nuovo impianto solare termico Ivanpah in California, che sta per iniziare la produzione (vedi La più grande centrale solare termica al mondo fornisce energia per la prima volta). Ma si aggiunge al costo di un sistema già costoso.
Più di una dozzina di gruppi di ricerca finanziati dall'Electric Power Research Institute e dal Fondazione Nazionale della Scienza stanno sviluppando modi per evitare gli attuali problemi con la tecnologia del raffreddamento a secco. Un progetto utilizza un sistema di raffreddamento evaporativo convenzionale ma cattura il vapore acqueo per riutilizzarlo. Altri stanno lavorando per migliorare l'efficienza delle torri di raffreddamento a secco in modo che possano essere rese più piccole ed economiche. Un terzo approccio consiste nell'utilizzare nanoparticelle nel fluido di raffreddamento per migliorare la sua capacità di assorbire il calore. E nuovi progetti che migliorano la circolazione dell'aria potrebbero ridurre le dimensioni e il costo delle torri di raffreddamento.
La siccità e la scarsità d'acqua che sta attraversando la California aumenteranno i costi associati all'energia solare termica, ma non è probabile che fermino la diffusione della tecnologia. Sebbene il raffreddamento a secco costi molto di più del raffreddamento ad acqua convenzionale, rappresenta una parte relativamente piccola del costo totale di un impianto, circa il cinque percento di circa $ 2 miliardi.