Il grande piano solare

Segnalo che il numero de “Le Scienze” di Marzo illustra in un ampio articolo un ipotetico progetto di una grande centrale solare negli USA, a firma di tre direttori di vari istituti di ricerca statunitensi nel campo dell’Energia Solare.

L’articolo parte da una constatazione: l’energia solare è una risorsa abbondante, diffusa ovunque, Stati Uniti compresi. In particolare, la radiazione totale giornaliera è particolarmente abbondante nella zona Sud-Ovest, dove non mancherebbero le zone adatte agli impianti suddetti. Si tratta infatti, di ampie superfici pressoché abbandonate e per lo più pianeggianti.

Tali condizioni favorevoli permetterebbero lo sfruttamento dell’energia solare, sia fotovoltaica che termica (non escludendo gli impianti termodinamici a concentrazione, ancora sperimentali). Secondo le stime date dall’articolo, essa potrebbe rappresentare una grande fetta (quasi il 70%) delle fonti energetiche del Paese già nel 2050. L’articolo azzarda un’ulteriore ipotesi: l’energia eolica, l’energia da biomasse e geotermica unita al solare potrebbero coprire l’intero fabbisogno di energia elettrica USA nel 2100, il 90% del totale.

L’investimento del piano entro il 2050 sarebbe comunque cospicuo, ma arriverebbe al punto di pareggio [e sarebbe comunque dell’ordine di quello necessario per la realizzazione del prototipo di ITER, nonché dell’esperimento LDX, ndr]. Infatti, il costo di esercizio di una centrale solare sarebbe comunque ridotto a parità di potenza installata di centrali di carbone equivalenti, oltre al risparmio di acqua, combustibile e alla presenza trascurabile di emissioni. Infine, anche l’impatto sul territorio in termine di occupazione della superficie sarebbe minore rispetto a quello dell’equivalente di centrali a carbone, comprensivo delle miniere per l’estrazione dello stesso.

L’aspetto forse meno convincente del progetto è quello relativo allo stoccaggio dell’energia. Per sopperire alla discontinuità giornaliera della generazione di energia solare (maggiore nelle ore centrali e via via minore, fino alle ore notturne corrispondenti ad una generazione nulla), lo stoccaggio dell’energia avverrebbe in caverne utilizzando l’aria compressa come vettore energetico: l’aria sarebbe cioè compressa con accumulo di energia potenziale, poi rilasciata alla decompressione della stessa, con bilancio energetico complessivo ovviamente favorevole al ciclo.

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Fonte dell'immagine

Il Solare termodinamico

L'energia solare termodinamica (propugnata dal Nobel Carlo Rubbia in progetti spagnoli e italiani) è una rivisitazione, a mio parere intelligente e sensata, della concezione tradizionale dei pannelli solari a concentrazione.

Il principio fisico su cui questa tecnologia si basa è elementare (così come è relativamente semplice ed economica la realizzazione): un pannello parabolico concavo è in grado di concentrare i raggi solari che lo investono in un punto, corrispondente al punto geometrico detto "fuoco", concentrandone anche l'energia associata. Tale energia viene trasferita al fluido termovettore contenuto nel "fuoco" (chiamato così dal greco Archimede, narra la leggenda, per l'uso di tali specchi per bruciare le navi nemiche) sotto forma di calore, che può essere così utilizzato, principalmente per azionare delle turbine mosse dal vapore. Quello che distingue i pannelli di Rubbia da quelli tradizionali sta nella maggiore efficienza del fluido termovettore.

Chiaramente, questo sistema non è particolarmente efficiente: vi sono molte trasformazioni energetiche, molte perdite associate e così via. Tuttavia presenta vantaggi non banali: oltre alla già detta semplicità di realizzazione, anche il relativamente basso impiego di materiali per la costruzione dei pannelli, la manutenzione anch'essa semplice e non costosa, per la produzione di una quantità di energia non così bassa per un'area non così elevata.

Presto saranno pubblicati degli approfondimenti a proposito su questo blog.

Immagine tratta da http://archimedes.infm.it

Energia dalla birra

La Foster's, la maggiore produttrice di birra australiana (ma diffusa ed apprezzata in tutto il mondo), ha avviato un progetto da 90.000 Euro in tandem con l'Università del Queensland per produrre energia a partire dagli scarti della fermentazione della birra. Dei particolari batteri, infatti, utilizzerebbero tali scarti per produrre acqua ed elettricità (Ecoblog parla di "3000 litri per il fabbisogno energetico di una famiglia"), anche se tale procedimento non è nato specificatamente per la produzione elettrica. L'entrata in funzione dell'impianto è prevista per Settembre; se l'esito di questo progetto pilota sarà positivo, verrà esteso ad altri impianti dell'azienda.

Fonti:
1. ecoblog.it
Immagine: una famosa birra Foster's (non riconoscibile)

Elettricità dal calore con molecole organiche

L'effetto Seebeck permette di convertire il calore in elettricità. Esso è noto dal 1821 (scoperto dal fisico estone da cui prende nome), ma da allora non si è ancora riusciti a sfruttarlo industrialmente per generare energia elettrica. Lo svantaggio è il basso rendimento di quest'effetto: circa il 7%. Inoltre, ci sono gli alti costi per la produzione delle leghe metalliche tra cui si origina la differenza di potenziale voluta (affacciati mentre sono mantenuti a temperature differenti).

Lo scorso febbraio è apparso su "Science" uno studio dell'Università della California di Berkeley che illustra nuovi interessanti sviluppi di questo filone. Sembra infatti promettente la strada delle molecole organiche e dei nanomateriali: i ricercatori hanno posto alcune molecole organiche di benzeneditiolo, dibezeneditiolo tribenzeneditiolo tra due elettrodi ricoperti d'oro. Dopo avere riscaldato uno degli elettrodi hanno misurato lo scorrere di una microcorrente.


Fonti:
1. da Le Scienze
2. da UC Berkeley News

Presentazione del KiteWindGenerator

Il progetto KiteWindGenerator è nato da una società di Chieri (TO), la Sequoia Automation. Essa propone una forma originale di sfruttamento della risorsa del vento, mediante un sistema di aquiloni (i "kite", appunto) che spingono un mulino eolico ad asse orizzontale. Questo sistema, se realizzato, permetterebbe di superare alcuni vincoli importanti delle torri eoliche attuali. Infatti,
1) la generazione dell'energia sarebbe più costante in quanto sfrutterebbe il vento di alta quota (più costanti rispetto a quelli più vicini al suolo),
2) La potenza di ciascuna centrale eolica sarebbe maggiore rispetto a quelle attuali, attestandosi perfino introrno ai 50 o addirittura 80MW (ovvero pari a quella di una centrale atomica), mentre la più grande torre eolica tradizionale, costruita in Spagna, sfiora i 3MW e infine
3) l'impatto visivo dell'impianto sarebbe molto ridotto in quanto gli aquiloni sarebbero tanto alti da risultare pressoché invisibili da terra.

Chiaramente esistono alcuni svantaggi, tuttavia legati principalmente allo sviluppo di una centrale di concezione completamente nuova. Difficoltà dunque tecniche (per es. dei controlli automatici che governano i kite, per massimizzarne in ogni istante la portanza), economiche (costi di ricerca) e legislative (ad es. è necessaria la nascita di una no-fly zone sopra l'impianto).

Questo progetto è molto impegnativo finanziariamente, oltre che tecnicamente; ciò nonostante ha ottenuto importanti contributi da molti enti pubblici (e anche scientifici), tra cui l'ESA (European Space Agency), la collaborazione scientifica del DAUIN (Dipartimento di Automatica e Informatica del Politecnico di Torino) oltre a vari riconoscimenti (ad esempio l'approvazione ufficiale della IEEE, l'Institute of Electrical and Electronics Engineers con la pubblicazione di un articolo, vedi qui il pdf). Attualmente è terminata la prima fase di simulazione e sono in corso i primi test su prototipi di piccola scala (tra cui uno mobile), con esiti finora incoraggianti al proseguimento della sperimentazione.

Una presentazione video del progetto è reperibile qui.

Fonti:
1. Progetto KiWiGen (Sequoia Automation)
2. FAQ del progetto
3. Blog ufficiale del progetto (Sequoia Automation)
4. Articolo apparso su Tuttoscienze (de La Stampa)

Energia eolica con il Mars di Magenn

Il Magenn Power Air Rotor System (MARS) rappresenta una novità nel campo dell'energia eolica. Si tratta di una sorta di "mongolfiera", riempita con elio che ruota orizzontalmente grazie ai venti di alta quota (altitudine tra i 400 e i 1000 piedi). Il vento mette in moto il rotore, il quale genera elettricità che viene trasmessa a terra. I vantaggi ripsetto ad una generazione tradizionale sono nel funzionamento più regolare (come sono più regolari i venti a quella quota) anche per venti a bassa velocità (in un range compreso comunque tra i 1 e i 28 metri al secondo, mentre i generatori ordinari necessitano di almeno una velocità del vento di 2-3 metri al secondo). I vantaggi si pongono anche in termini di maggiore praticità e minori costi di installazione, in quanto non è necessaria la costruzione di una torre eolica.

Tradotto da Marco C da: imrex.com

Fonti:
1. Sito della Magenn
2. FAQ sul generatore Magenn