Il primo reattore notturno al mondo a combustibile solare p

La chimica alimentata dall'energia solare ha uno svantaggio: le reazioni si fermano di notte. Ora gli scienziati hanno una soluzione.

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immagine: CONTISOL è stato testato a Colonia, in Germania, utilizzando "soli" simulati, anziché un campo solare reale, e sono stati simulati anche lo stoccaggio e lo scambiatore di calore, perché l'innovazione in fase di test è il reattore stessovedere di più

Credito: DLR

Ricercatori internazionali nel settore dell’energia solare termica hanno testato con successo CONTISOL, un reattore solare che funziona ad aria, in grado di produrre qualsiasi combustibile solare come l’idrogeno e di funzionare giorno e notte, perché utilizza energia solare concentrata (CSP) che può includere l’accumulo di energia termica.

La promessa dei combustibili solari è che potremmo avere combustibili a zero emissioni di carbonio come l’idrogeno senza le emissioni di carbonio dannose per il clima necessarie per produrre idrogeno dal gas naturale oggi, quindi il perfezionamento dei reattori solari è la chiave per un futuro di energia pulita al 100%.

Invece di bruciare un combustibile fossile per ottenere il calore necessario per azionare il processo chimico termico, per reazioni chimiche come la scissione di H2 (idrogeno) da H2O, gli scienziati hanno testato vari tipi di reattori riscaldati dalla forma termica del solare, CSP, che utilizza specchi concentrare il flusso solare su un ricevitore.

Per ottenere un calore a zero emissioni di carbonio per le reazioni termochimiche – che possono operare a temperature fino a 1.500 C – gli esperti considerano il calore diretto del CSP come una fonte di energia pulita più efficiente dell’elettricità proveniente dal fotovoltaico o dall’eolico.

Ci sarà una fornitura illimitata di luce solare nel corso dei secoli e nessuna conseguenza climatica quando la termochimica sarà guidata dall’energia solare. L’unico svantaggio rispetto alla combustione dell’energia fossile è che di notte il sole tramonta.

Solare notturno tramite CSP

Ora, un gruppo di scienziati del Centro aerospaziale tedesco (DLR), supportato dal Laboratorio di tecnologia dell’aerosol e delle particelle del CPERI/CERTH Grecia, ha costruito e testato un nuovo progetto di reattore solare che include lo stoccaggio in modo che possa fornire calore 24 ore su 24 come l’attuale metodo alimentato a combustibili fossili, ma senza emissioni.

Il loro articolo, Fabbricazione e test di CONTISOL: un nuovo reattore-ricevitore per la termochimica solare diurna e notturna, è stato pubblicato nel dicembre 2017 presso Applied Thermal Engineering.

"I reattori solari in passato hanno avuto il problema di cosa fare di notte quando non c'è il sole, o anche quando passano le nuvole", ha detto l'autore principale dell'articolo, Justin Lapp, ex DLR e ora assistente professore di Ingegneria Meccanica presso l'Università del Maine.

Lapp ha spiegato che quando la temperatura scende, potrebbe essere necessario interrompere la reazione o rallentare il flusso dei reagenti, riducendo la quantità di prodotti che si ottengono. Se il reattore si spegne di notte, si raffredda, non solo sprecando calore residuo, ma ricominciando da zero la mattina successiva.

Come funziona

"Quindi l'idea principale di CONTISOL era quella di costruire due reattori insieme", ha detto. "Uno in cui la luce solare effettua direttamente l'elaborazione chimica. L'altro lato per immagazzinare energia. Nei canali chimici le alte temperature del materiale guidano la reazione chimica e si ottiene un cambiamento dai reagenti ai prodotti all'interno di quei canali, e nei canali dell'aria più freddi l'aria entra davanti e l'aria più calda esce da dietro."

Combinando le capacità di stoccaggio con un reattore termochimico solare diretto, ottengono il meglio di entrambi i mondi, temperature stabili 24 ore su 24 ma anche la fonte di calore più efficiente per eseguire reazioni perché è diretta, quindi "non si hanno così tante perdite con molteplici passi tra la luce del sole e la chimica che sta accadendo."

CONTISOL utilizza un serbatoio all'aperto, basato sul serbatoio d'aria volumetrico utilizzato presso la sua torre solare di prova a Julich da DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt), che può riscaldare l'aria a 1.100 C. Lì un serbatoio all'aperto prende l'aria dal atmosfera e lo trascina attraverso piccoli canali in un materiale monolitico.