Di Chris Rowe
Aggiornato il 24 marzo 2022
La transizione tra le fasi solida, liquida e gassosa di un materiale comporta grandi quantità di energia. Questo fabbisogno energetico è noto come trasferimento di calore latente. I ricercatori nel campo dell'energia alternativa stanno esplorando modi per sfruttare il calore latente per l'immagazzinamento di energia, come l'utilizzo di sale fuso in sistemi di energia solare concentrata, come esaminato in un recente studio del Dipartimento dell'Energia (DOE).
Il trasferimento di calore sensibile avviene quando due sostanze a temperature diverse entrano in contatto e il calore passa dalla sostanza più calda a quella più fredda. Ad esempio, dopo il tramonto il terreno, che rimane più caldo, trasferisce calore all'aria più fresca, provocando il raffreddamento del terreno e il riscaldamento dell'aria.
Quando una sostanza sta per cambiare fase (da solida a liquida, da liquida a gassosa o viceversa) il calore può essere assorbito o rilasciato senza alcun cambiamento di temperatura. Questo fenomeno, in cui il calore viene trasferito senza uno spostamento di temperatura, è chiamato trasferimento di calore latente.
La quantità di calore necessaria per convertire un liquido in un gas è il calore latente di vaporizzazione , mentre il calore necessario per fondere un solido in un liquido è il calore latente di fusione . Questi valori sono in genere molto maggiori dell'energia necessaria per aumentare di un grado Celsius un grammo della stessa sostanza, ovvero il suo calore specifico . Ad esempio, il calore specifico dell'acqua è 1calg⁻¹°C⁻¹, mentre il suo calore latente di fusione è 79,7calg⁻¹.
Nessuna energia viene persa durante il trasferimento di calore latente. Il ghiaccio sciogliendosi assorbe il calore latente, mentre l’acqua congelandolo lo rilascia. Allo stesso modo, l'evaporazione assorbe energia e la condensazione la rilascia.
Poiché molte fonti rinnovabili, come quella solare ed eolica, producono energia in modo intermittente, uno stoccaggio efficiente è fondamentale. I sistemi di accumulo dell’energia termica a calore latente (LHTES) possono assorbire grandi quantità di energia quando i materiali si sciolgono e rilasciarla successivamente quando si solidificano, offrendo una promettente soluzione a basso costo per bilanciare domanda e offerta. La ricerca continua è essenziale per identificare materiali con proprietà ottimali da utilizzare in qualsiasi ambito, dai veicoli elettrici ai processi industriali.
