Gruppo integrato per la produzione di calore di processo ad alta temperatura: nuovo brevetto ENEA
L’ENEA ha brevettato un gruppo integrato per la produzione di calore di processo ad alta temperatura, che prevede una strategia d'ibridizzazione per impianti solari a concentrazione (CSP) con unità a fonti tradizionali tale da permettere un utilizzo efficiente di tale tecnologia, sia dal punto di vista termodinamico che economico.
La tecnologia del solare termodinamico, fino a pochi anni fa utilizzata prevalentemente per la produzione di energia elettrica, comincia oggi a diffondersi anche come strumento per generare calore di processo a temperature intermedie (150°C-300°C). La tecnologia è stata tuttavia validata su larga scala per temperature superiori (tra i 550°C e i 600°C) e si stima di poterle ulteriormente aumentare utilizzando opportuni fluidi termovettori. Va tuttavia sottolineato come la possibilità di operare a temperature superiori richieda maggiori costi d'investimento, dovuti ai costi superiori dei materiali da impiegare e alla minore efficienza del sistema captante (a parità di superficie e di configurazione adottata). L'ammortamento di tali costi risente poi tanto della stagionalità quanto dell'intermittenza della fonte solare che determinano il fattore di utilizzo dell'impianto. Queste proprietà intrinseche della fonte solare comportano, inoltre, la necessità di avere comunque almeno un'unità di produzione di calore da fonte predicibile (unità di back-up), tale da garantire l'operatività delle utenze.
Gli schemi d'ibridizzazione tra gli impianti solari a concentrazione e le unità da fonti tradizionali proposti fino ad oggi in letteratura appaiono troppo rigidi e inadatti all'utilizzo del CSP per la produzione di calore di processo ad alte temperature. Questo perchè implicano o l'esclusione di tecnologie a basso costo, in quanto la temperatura in ingresso alle utenze è superiore alla massima ottenibile in uscita dal campo solare, oppure un eccesso di potenza alle basse temperature che finisce per ridurre l'efficienza complessiva dell'impianto.
Gli accorgimenti e lo schema d'ibridizzazione proposti in questo brevetto consentono una maggiore flessibilità sia nella scelta delle tecnologie da adottare (in termini di fluidi termovettori, materiali, configurazioni impiantistiche) sia nell'operabilità dell'impianto. L'adozione del concetto proposto semplifica infatti tanto l'accoppiamento ad utenze con necessità di potenze in ingresso fortemente variabili nel tempo, quanto la compensazione dell'intermittenza della fonte solare; il tutto mantenendo alte efficienze e riducendo potenzialmente i costi d'investimento.