Scopri come la Cina riesce a produrre energia solare per 8 ore dopo il tramonto grazie ai sali fusi.
Il limite dell’energia solare è la sua dipendenza dal meteo e dal ciclo giorno-notte; infatti, i pannelli fotovoltaici tradizionali producono elettricità solo quando il sole splende. Per utilizzare quell’energia anche la sera, siamo abituati a pensare che l’unica soluzione sia accumularla all’interno di grandi batterie al litio.
Nel deserto del Gobi, nella provincia cinese dello Xinjiang, una nuova centrale solare situata nella prefettura di Hami sta cambiando definitivamente ciò che conosciamo sull’energia solare. Questo gigantesco impianto ibrido da 1 Gigawatt (GW) riesce a distribuire energia elettrica alla rete per 8 ore consecutive dopo il tramonto, e lo fa senza utilizzare nemmeno una batteria chimica. Il segreto di questo particolare impianto è la sua tecnologia termica, che utilizza specchi e sali fusi per trattenere il calore del sole e convertirlo in elettricità quando serve.
La struttura dell’impianto di Hami: fotovoltaico e solare termico insieme
Per capire nel dettaglio come la centrale riesca a garantire l’erogazione di elettricità nelle ore notturne, è necessario osservare la sua doppia natura. L’impianto di Hami non è infatti una distesa di soli pannelli solari, bensì un sistema ibrido diviso in due sezioni distinte. La parte più grande dell’impianto è la sezione fotovoltaica (900 Megawatt) e funziona con i classici pannelli solari che convertono la luce del sole direttamente in corrente elettrica. Questa energia viene immessa immediatamente nella rete per coprire i consumi diurni.
I restanti 100 Megawatt vengono prodotti nella sezione a concentrazione solare, che rappresenta l’elemento chiave per la notte. Questa parte non utilizza i pannelli solari, ma oltre 260.000 specchi speciali disposti su una superficie di 800.000 metri quadrati. La sezione non produce elettricità diretta durante il giorno, ma raccoglie calore.
Come funzionano i sali fusi: il meccanismo spiegato in modo semplice
Potremmo paragonare il principio alla base del funzionamento notturno dell’impianto di Hami a un thermos gigante. Invece di immagazzinare l’elettricità, l’impianto immagazzina il calore. Durante il giorno, gli specchi della sezione a concentrazione (collettori lineari Fresnel) inseguono il movimento del sole. Questi specchi sono orientati per riflettere e concentrare i raggi solari verso lunghi tubi sospesi in cui scorre una miscela di sali fusi, composti da nitrato di sodio e nitrato di potassio.
Questi sali sono stati scelti per tre ragioni specifiche:
- Diventano liquidi ad alta temperatura;
- Possono accumulare una quantità enorme di calore senza evaporare;
- Trattengono questo calore per molte ore se conservati in serbatoi isolati.
Sotto l’effetto dei raggi solari concentrati dagli specchi, i sali raggiungono una temperatura di circa 550 °C. Questa miscela caldissima viene successivamente pompata all’interno di enormi serbatoi sotterranei termicamente isolati, dove il calore viene conservato per la sera.
Cosa succede dopo il tramonto
Quando il sole cala e la sezione fotovoltaica smette di funzionare, la centrale di Hami attiva la sua sezione termica. Il processo per generare elettricità a questo punto ricalca quello delle centrali elettriche tradizionali, ma con una fonte di calore completamente pulita:
- Estrazione del calore: nella fase iniziale, i sali fusi a 550 °C vengono prelevati dai serbatoi di accumulo isolati e convogliati verso uno scambiatore di calore.
- Generazione del vapore: segue poi la fase termica, durante la quale il calore dei sali viene utilizzato per scaldare ad altissima temperatura dell’acqua trasformandola in vapore ad alta pressione.
- Movimento della turbina: prosegue la fase meccanica, nel corso della quale il vapore ad alta pressione viene spinto contro le pale di una turbina, facendola ruotare a forte velocità.
- Produzione di elettricità: chiude il ciclo la fase elettrica, in cui la turbina in movimento aziona un generatore elettrico (un alternatore) che produce la corrente elettrica da immettere nella rete per 8 ore.
I sali, una volta ceduto il calore all’acqua, si raffreddano fino a raggiungere una temperatura liquida di sicurezza. Una volta raffreddati, vengono riportati nei serbatoi, pronti per essere riscaldati nuovamente il giorno successivo in un ciclo continuo che non consuma la materia prima.
Come si potrà utilizzare in futuro questa tecnologia?
L’utilizzo dei sali fusi per l’accumulo termico offre risposte importanti ad alcuni dei problemi più complessi legati alla transizione ecologica. A differenza delle batterie al litio, che tendono a perdere efficienza e capacità di carica anno dopo anno, i serbatoi e i sali fusi hanno una durata operativa che supera facilmente i 30 anni senza degradarsi. Questo riduce la necessità di sostituire periodicamente i componenti chimici. Inoltre, il sistema non richiede l’utilizzo di metalli rari o materie prime critiche, riducendo l’impatto ecologico legato all’estrazione mineraria e semplificando lo smaltimento futuro dei materiali.
Infine, i generatori collegati alle turbine a vapore immettono energia in modo costante e prevedibile, aiutando i gestori della rete a compensare gli sbalzi di tensione e i cali improvvisi tipici delle fonti rinnovabili non programmabili.
