L'altro solare: a concentrazione

Utilizzare il sole come fonte di energia è un tema antico per l’uomo. Per il fotovoltaico abbiamo una data certa ovvero il 1839 quando Antoine Cesar Becquerel compie le prime osservazioni sull’effetto fotovoltaico. La scienza, però, iniziò ben prima a occuparsi delle potenzialità dell’energia solare: la data a cui far riferimento in questo caso è il 212 AC, anno dell’assedio di Siracusa, grazie a un congegno bellico ideato da Archimede che prevedeva l’utilizzo di un sistema di specchi in bronzo per far convergere l’energia solare in un solo punto così da bruciare le navi dei nemici. Una prima applicazione dell'energia solare a concentrazione. 

Dal cinema alle torri solari

La scena rimasta nell'immaginario collettivo, con le navi romane incendiate dagli specchi di Archimede, divenne anche una delle più famose di Cabiria, il più importante kolossal nella storia del cinema italiano. Purtroppo, però, come accade spesso nel cinema, si è trattato di una ricostruzione storica errata. Nei secoli infatti molti studiosi tentarono di ricreare le condizioni degli specchi di Archimede dimostrando che, con un sistema simile, sarebbe stato impossibile bruciare una nave. Ciononostante lo specchio ustorio aprì a una serie di studi sull’energia solare che proseguono ancora oggi. Il francese Auguste Mouchout, a metà Ottocento, riuscì a realizzare prima un alambicco e poi una vera e propria caldaia a energia solare che grazie alla concentrazione dei raggi riusciva a produrre vapore.

Scena del film Cabiria in cui Archimede progetta lo specchio ustorio (ph Wikipedia)Un’invenzione che nel 1878 venne presentata all’Esposizione Universale di Parigi nella forma di un vero e proprio motore alimentato da uno specchio parabolico. A questi primi esperimenti seguirono progetti più ambiziosi come gli impianti solari realizzati in Africa da Frank Shuman, naufragati con l’avvento della Prima Guerra Mondiale, o il forno solare realizzato negli anni Settanta sui Pirenei francesi fino alle torri a concentrazione solare che videro la luce negli anni Ottanta in California. Ad accomunarli, nonostante i miglioramenti tecnici, lo schema di funzionamento che restava sostanzialmente lo stesso.

Lo sviluppo del solare a concentrazione

Questa tecnologia, in tutte le sue diverse declinazioni, si basa sempre sullo stesso principio (la trasformazione dell’energia solare) e la stessa fonte di energia (i raggi del sole concentrati). Tuttora le centrali in attività seguono uno schema simile: concentrazione del sole, una prima conversione dell’energia da solare a termica, il suo trasporto o accumulo e l’eventuale conversione da energia termica in elettrica grazie all’azione di un motore.
Specchi ustori di Giulio Parigi del 1600 presso lo stanzino delle matematiche, Galleria degli Uffizi a Firenze  (ph Wikipedia)Gli specchi parabolici degli inizi sono stati sostituiti da impianti più complessi che sfruttano specchi collettori o eliostati capaci di seguire il movimento del sole e riflettere i raggi in un unico punto focale. Qui l'acqua o i primi oli hanno lasciato spazio a fluidi o sali in grado di immagazzinare il calore per produrre vapore utilizzabile immediatamente o impiegato per far girare una turbina, generando così energia elettrica.

Centrali solari a concentrazione e fotovoltaico

Oggi ci sono diversi progetti attivi nel mondo che sfruttano in questo modo l’energia solare, come l’impianto Noor 1 di Ouarzazate nel deserto del Sahara con 1,4 km quadrati di specchi o la torre solare di Ashalim, nel deserto del Negev: una costruzione alta 250 metri e circondata da 50mila specchi eliostati che seguono il percorso del sole. Anche in Europa non mancano esempi di questo tipo come la torre PS20 in Spagna o la Centrale Solare Termodinamica voluta dal premio Nobel Carlo Rubbia a Priolo Gargallo, composta da trentamila metri quadrati di specchi parabolici e chiamata per l’appunto Archimede. Oltre a questi esempi, però, continuano gli studi per utilizzare accorgimenti tecnici che mirano a ottimizzare questa tecnologia abbassandone anche gli alti costi e renderla così più facilmente accessibile.

Il solare termodinamico, che sfrutta appunto la concentrazione del sole e l’energia termica, e il solare fotovoltaico che utilizza la possibilità di generare corrente elettrica grazie all’interazione tra i fotoni solari e gli elettroni presenti negli atomi di silicio delle celle solari sono due strade differenti che partono da un punto comune, il sole, per raggiungere lo stesso obiettivo: la transizione energetica e la produzione di energia rinnovabile e pulita. Da Archimede a Becquerel passando per la centrale di Rubbia e gli studi sui nuovi materiali come il Fotovoltaico Organico, al centro resta sempre l’energia solare con le sue infinite possibilità.