I collettori solari a concentrazione

Che cosa sono?

Schema base di un sistema a collettori parabolici lineari:

I collettori solari a concentrazione costituiscono l'elemento base di ogni impianto solare termodinamico. Si tratta di pannelli riflettenti o specchi collettori, denominati anche eliostati, efficaci solo con luce solare diretta; questo e' il motivo per cui tali pannelli solari devono costantemente inseguire il Sole nel suo moto apparente sulla volta celeste. La loro funzione, in un impianto solare termodinamico, e' quella di concentrare la radiazione solare su un ricevitore, detto anche assorbitore, montato nel punto focale. La radiazione solare concentrata sul ricevitore riscalda un fluido termovettore che viene portato ad una caldaia, dove genera vapore ad alta pressione. Il vapore cosi' ottenuto viene a sua volta utilizzato in turbine e/o motori collegati ad alternatori per la produzione di corrente elettrica, proprio come avviene in una comune centrale termoelettrica:

L'eccesso di energia ottenuta dal fluido termovettore nelle ore della giornata a piu' alto irraggiamento solare viene convogliato in un serbatoio di accumulo, necessario per compensare i momenti di scarsa o nulla insolazione (per esempio la notte). Il serbatoio consiste in un grande contenitore cilindrico di alcune migliaia di m³ di capienza; esso e' isolato termicamente ed e' posto in contatto termico con uno scambiatore di calore.

Tipologie di collettori solari a concentrazione

Fonte immagine: http://www.orizzontenergia.it

I collettori solari a concentrazione attualmente disponibili sono del tipo:

1. collettori parabolici lineari (o linear troughs);

2. collettori lineari Fresnel;

3. torre solare;

4. collettori a dischi parabolici.

1) 2) 3) 4)

Fonte immagini: 1,2,3 - http://educazionetecnica.dantect.it; 4 - http://www.rinnovabilandia.it

Vantaggi

I principali vantaggi che si riscontrano con l'utilizzo dei pannelli solari a concentrazione, rispetto ai collettori solari termici ed ai tradizionali pannelli solari fotovoltaici, sono:

• costi inferiori - il costo di produzione degli eliostati e' basso, in quanto le loro superfici riflettenti sono piu' economiche rispetto al fotovoltaico o alla microtecnologia dei collettori solari termici;

• rendimenti maggiori - nella tecnologia a concentrazione, rispetto a quella dei collettori solari termici, le perdite convettive nella conversione solare-termico sono inferiori;

• riduzione dei processi di smaltimento - i collettori solari a concentrazione necessitano per la loro realizzazione di una bassa quantita' di silicio;

• ideale soluzione nelle zone caratterizzate da elevate temperature - se in queste zone si utilizzassero i pannelli solari fotovoltaici tradizionali, si avrebbe come risultato una forte riduzione della produzione di energia elettrica.

Limiti e svantaggi

Nonostante i pregi del solare termodinamico rispetto al solare termico, esistono dei limiti anche per questo tipo di tecnologia:

• e' bene integrare la tecnologia del termodinamico con altre soluzioni, come ad esempio una caldaia a gas. Questo perche' la tecnologia del solare a concentrazione provoca un blocco automatico quando la temperatura scende a -5⁰C ed una tale situazione, in alcune zone del Nord Italia, ma anche sulle montagne, e' abbastanza frequente;

• non e' sufficiente un singolo pannello solare a concentrazione per garantire il riscaldamento dell'intera casa e dell'acqua sanitaria. Per una casa di medie dimensioni, sono richiesti almeno 6-8 pannelli ed un compressore adeguato per alimentarli.