Centrale Solare Stirling a concentrazione da 1,5 MW

Lo scorso dicembre mi trovavo a Peoria, a nord di Phoenix in Arizona, ed ho avuto modo di visitare una centrale a concentrazione solare che utilizza una tecnologia nota con il nome di Stirling. La centrale utilizza 60 inseguitori solari (denominati SunCatcher) in grado di generare una potenza di picco complessiva di 1,5 Mega Watt. Non è molta potenza per una centrale ma è già qualcosa considerando l’innovatività di questa tecnologia.
Ci sono arrivato partendo da Flagstaff di mattina e, a causa delle indicazioni stradali a dir poco confuse (tanto da dover più volte aggiustare la rotta), sono giunto a destinazione verso le 5 di pomeriggio, trovando una favolosa tiepida giornata invernale: la temperatura era di 22 gradi, e lì ho capito perchè l’Arizona è uno tra gli stati che si candidano ad ospitare i più grandi progetti di centrali solari negli USA. In Arizona, come in Nevada, California del sud, New Mexico e sud del Texas.. il sole non dorme praticamente mai.
Quello che ho trovato sono stati 60 giganti dischi solari, più di metà dei quali puntati verso il sole del tramonto. Con mia sorpresa ho notato come la centrale, in quel giorno, non producesse nessun rumore udibile, rumore che è sempre associato al funzionamento di questo tipo di centrali. In condizioni standard il rumore deriva dal funzionamento del motore stirling che si trova sulla cima del "ricevitore di calore". (Per avere un’idea del rumore vedi il video qui sotto).
La tecnologia Stirling è poco conosciuta e pressochè una novità assoluta nelle applicazioni solari: utilizza un particolare motore che necessita per il suo funzionamento soltanto di calore - che in questo caso viene fornito dai raggi del sole - per poter funzionare. Il movimento del motore è poi collegato ad un sistema per la produzione di energia.
Nella fattispecie i dischi hanno una potenzialità ognuno di 25 kW e rappresentano una soluzione con efficienza di conversione superiore a qualsiasi altra tecnologia solare oggi disponibile commercialmente, mentre al contempo richiede un minor utilizzo d’acqua risposto ai tradizionali sistemi CSP (Centrali Solari a Concentrazione come ad esempio questo http://www.howtobegreen.eu/greenreport.asp?title=140 ).
Ma come funziona in dettaglio?
I dischi da 25 kW elettrici sono progettati per inseguire automaticamente il sole e concentrare il raggi in una cosiddetta Unità di Conversione di Potenza (PCU) la quale genera elettricità. Il sistema consiste di un concentratore solare inserito in una struttura a disco che supporta un rete di specchi curvi (come si vede bene dalla prime foto).
La PCU converte l’energia termica concentrata su di essa in energia elettrica pronta per essere immessa in rete. Il processo di conversione che ha luogo all’interno della PCU è dato da un motore a 4 cilindri di tipo Stirling attraversato da idrogeno che funge da un fluido di servizio riciclato all’interno del motore stesso. Termodinamicamente questo motore funziona per mezzo di un ciclo a combustione esterna (cioè con riscaldamento fuori dalla camera di espansione) dove dell’idrogeno (oppure dell’elio), è compresso in una camera a bassa temperatura (cioè raffreddata), quindi trasferito in una camera di riscaldamento. Esso viene quindi fatto espandere in un cilindro con pistone e questa è la fase attiva. L’idrogeno espanso poi viene inviato di nuovo nella camera fredda dove viene compresso. L’idrogeno utilizzato in questo tipo di motore non è quindi il combustibile ma il fluido operante, mentre il combustibile è il calore del sole.
Questa centrale solare è collegata insieme alla centrale a gas (vedi le ultime foto) che alimenta la città. Ma la Tessera Solar ha anche in progetto alcuni fra i più grandi progetti del mondo: un impianto solare da 750 Mega Watt a Imperial Valley (CA), un impianto di 850 Mega Watt nel deserto del Mohave (CA) e un impianto di 50 Mega Watt in Texas.
Per maggiori informazioni sul funzionamento di questo motore Stirling: http://it.wikipedia.org/wiki/Motore_Stirling