I collettori solari termici sono in grado di mantenere in funzione l'impianto anche dopo il tramonto del sole. Guarda altre foto di scienze verdi. Immagine per gentile concessione di EIA/NREL Se hai mai acquistato compensazioni di carbonio, potresti aver notato che la maggior parte o tutto il prezzo di acquisto va verso l'energia eolica, non solare. Nel mondo delle energie alternative su larga scala, il vento regna sovrano, soprattutto perché è più economico. Ma un recente sviluppo nella produzione di energia solare potrebbe rendere l'energia solare un'opzione molto più praticabile.
Nella maggior parte dei casi, l'energia del sole viene convertita in elettricità in due modi:utilizzando celle fotovoltaiche, che trasformano la luce del sole in elettricità utilizzando un materiale semiconduttore che assorbe fotoni e rilascia elettroni; o utilizzando turbine solari-termiche, che sfruttano il calore del sole per generare vapore, che poi fa girare una turbina per produrre elettricità. È il impianto solare termico che è pronto per un grande cambiamento.
Il grosso problema con l'energia solare è il più ovvio:il sole non splende sempre. Di notte o nelle giornate nuvolose, le centrali elettriche semplicemente non possono accedere all'energia del sole. Questo rende l'energia solare costosa, poiché le centrali elettriche non possono funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Una nuvola fluttua sopra di loro e l'impianto è improvvisamente a un punto morto di energia, produrre nulla. Inoltre rende l'energia solare non disponibile a volte, come di notte, quando la richiesta di potenza è maggiore.
La soluzione è semplice:immagazzinare l'energia del sole in modo da poterla utilizzare quando il sole non è disponibile. Sfortunatamente, l'implementazione di tale soluzione è stata estremamente problematica, fino a quando una recente scoperta ha reso lo stoccaggio dell'energia solare un'opzione realistica per l'industria energetica.
In questo articolo, scopriremo come è possibile immagazzinare in modo efficiente l'energia sotto il sole in modo da potervi accedere quando il sole tramonta. Esamineremo anche la prima centrale elettrica commerciale costruita per utilizzare la tecnologia per scoprire come funziona il sistema.
Il materiale di archiviazione che rende possibile la svolta è probabilmente seduto nella tua cucina in questo momento.
Una serie di collettori è in grado di raccogliere energia dal sole che viene immagazzinata per un uso successivo. Immagine per gentile concessione dei Laboratori Nazionali Sandia L'idea di immagazzinare l'energia del sole non è una novità. Le persone hanno cercato di escogitare un modo per mettere in pausa il processo - trattenere l'energia alla luce del sole per un po' prima di convertirla in elettricità - fintanto che l'energia solare è stata un'opzione elettrica. Tutti i precedenti tentativi, anche se, sono stati proibitivamente problematici.
Alcuni hanno cercato di immagazzinare l'energia del sole usandolo per pompare acqua in salita, dove l'energia rimane finché l'acqua non torna in discesa, rilasciandolo. Comprimere e poi decomprimere l'aria è un'altra opzione. Ma entrambi questi metodi sprecano energia:solo l'80% circa dell'energia solare immessa viene recuperata dall'altra parte [fonte:Bielo]. Le batterie sono anche estremamente inefficienti, rendendoli troppo costosi per essere una valida opzione di archiviazione su larga scala. Puoi immagazzinare tanta energia in un thermos da caffè quanto in una batteria per laptop, che costa 10 volte di più [fonte:Wald].
Ed è qui che entra in gioco la svolta:il calore è facile da immagazzinare.
Questo è essenzialmente ciò che sta facendo il thermos, immagazzinando il calore di quel caffè. E il calore genera elettricità in una centrale solare-termica, quindi immagazzinare calore è un modo per mettere in pausa il processo:lascia che il sole riscaldi qualcosa, tieni quella cosa calda finché il sole non tramonta, e poi usa quel calore per generare il vapore che fa girare la turbina.
Certo, relativamente facile come immagazzinare calore, devi trovare la sostanza giusta per un'applicazione di energia solare. Per immagazzinare il calore estremo che fa funzionare un impianto solare termico, la sostanza deve rimanere stabile alle alte temperature - nell'area di 750 gradi F (400 gradi C) - altrimenti avresti problemi con la vaporizzazione e le variazioni di pressione [fonte:Bielo]. È anche utile che la sostanza sia economica e prontamente disponibile.
Entra quel bianco, roba cristallina nella tua credenza che probabilmente hai messo sulle tue uova strapazzate, il tuo bicchiere di margarita e il tuo edamame:sale. Il sale si scioglie solo a temperature molto elevate, vaporizza a molto, temperature molto elevate ed è disponibile in quantità praticamente illimitate, fornitura a basso costo. Più, perde solo circa il 7 percento dell'energia che ci mette [fonte:Bielo].
In realtà, il primo impianto solare dotato di accumulo di sale non utilizza sale da cucina. Sta usando una diversa miscela di sale spesso applicata come fertilizzante, una combinazione di sodio e nitrato di potassio. La centrale Andasol 1 a Grenada, Spagna, è imballato con 30, 865 tonnellate (28, 000 tonnellate) della roba [fonte:Bielo].
Un sistema parabolico a collettore solare può riscaldare i tubi dell'olio a temperature tremende. Immagine per gentile concessione dei Laboratori Nazionali Sandia L'impianto Andasol 1 in Spagna ha iniziato a produrre energia nel novembre 2008, e finché splende il sole, funziona praticamente come qualsiasi altra centrale solare termica. La luce del sole colpisce una sorta di collettore solare -- in questo caso, un campo di specchi parabolici focalizzati su tubi pieni d'olio, che si riscalda a più di 752 gradi Fahrenheit (400 gradi Celsius). Quell'olio caldo serve per far bollire l'acqua, che produce vapore, che fa girare una turbina.
È solo quando il sole non splende che il sistema di accumulo influisce sulla generazione di energia. La configurazione va così:
Il campo dei collettori solari di Andasol 1 è abbastanza grande da raccogliere quasi il doppio della luce solare necessaria all'impianto per funzionare durante i periodi di sole. L'olio extra riscaldato viene inviato a uno scambiatore di calore che scorre tra gigantesche vasche di sale fuso. Una vasca contiene sale fuso relativamente freddo (circa 500 gradi F o 260 gradi C). Quel sale viene pompato nello scambiatore di calore, dove prende calore dall'olio. Il sale fuso ora più caldo (752 gradi F o 400 gradi C) scorre nella seconda vasca, dove aspetta che il sole tramonti dietro una nuvola.
Quando la centrale ha bisogno del calore accumulato, il sale fuso più caldo viene pompato indietro attraverso lo scambiatore di calore. Là, cede il suo calore all'olio che genererà vapore. L'olio più caldo viaggia verso il centro di potere, e il sale fuso, ora più freddo, ritorna nel serbatoio più freddo. Il processo quindi ricomincia da capo.
Usando il sale per immagazzinare il calore del sole, l'impianto può funzionare senza luce solare, funzionare quasi il doppio di altre centrali solari. L'impianto di stoccaggio del sale consente ad Andasol 1 di generare il 50% di energia in più rispetto a quanto farebbe senza di esso - 178, 000 megawattora di elettricità [fonte:Abbastanza]. Questa capacità di generazione aggiuntiva riduce il costo complessivo dell'elettricità dell'impianto. Potrebbe alla fine rivaleggiare con il costo dell'energia elettrica a gas naturale.
Questo tipo di stoccaggio del sale non è l'unico design sul tavolo per immagazzinare l'energia del sole. Alcune piante stanno cercando di utilizzare un approccio più diretto che eviti l'olio:raccolgono e immagazzinano il calore del sole sotto forma di sale. La sabbia è un altro potenziale materiale di accumulo di calore.
E un altro gruppo ha sviluppato un sistema che imita gli effetti molecolari della fotosintesi per immagazzinare l'energia solare:usa la luce solare per dividere le molecole d'acqua in idrogeno e ossigeno, che vengono poi rimontati in una cella a combustibile.
Per ulteriori informazioni sull'accumulo di energia solare e argomenti correlati, dai un'occhiata ai link nella pagina successiva.
