I collettori parabolici lineari, noti anche come "trough" (canaletta), rappresentano una delle tecnologie CSP più mature e commercialmente diffuse. Il loro funzionamento si basa sulla concentrazione della luce solare su un tubo ricevitore attraverso specchi parabolici a forma di canale.

Componenti Chiave:

• Specchi Parabolici: Questi specchi, con la loro caratteristica forma a "U" o a canale, riflettono e concentrano i raggi solari su un unico punto focale lineare. La precisione della forma parabolica è cruciale per massimizzare la concentrazione.

• Tubo Ricevitore: Posizionato lungo la linea focale, contiene un fluido termovettore, tipicamente olio sintetico o sali fusi. Questo fluido assorbe il calore concentrato e lo trasporta al sistema di conversione.

• Sistema di Inseguimento Solare: Un sistema di inseguimento solare a un asse segue il movimento del sole durante il giorno, mantenendo il tubo ricevitore sempre nel punto focale.

Funzionamento:

La luce solare incidente sugli specchi parabolici viene riflessa e concentrata sul tubo ricevitore. Il fluido termovettore si riscalda a temperature elevate. Con l'uso di sali fusi come fluido termovettore, si raggiungono temperature operative superiori ai 550°C, migliorando l'efficienza del ciclo termodinamico. Questo calore viene trasferito a uno scambiatore di calore per generare vapore ad alta pressione, che aziona una turbina collegata a un generatore elettrico, producendo elettricità.

Efficienza:

L'efficienza di conversione da energia solare a calore per i collettori parabolici lineari varia tipicamente tra il 70% e l'80%, influenzata da fattori come la riflettività degli specchi, l'efficienza del tubo ricevitore, il tipo di fluido termovettore e le condizioni ambientali (irraggiamento solare, temperatura ambiente, vento). L'efficienza complessiva di conversione in elettricità, considerando il ciclo termodinamico, si attesta intorno al 15-20%.

Vantaggi:

• Tecnologia Matura e Commercialmente Diffusa: Ben collaudata con numerosi impianti operativi.

• Costi Relativamente Inferiori: Rispetto ai sistemi a torre, i costi di costruzione e manutenzione sono generalmente inferiori, sebbene dipendano da fattori come la dimensione dell'impianto, la localizzazione e le tecnologie specifiche.

• Buona Efficienza: Offrono una buona efficienza di conversione da energia solare a calore.

Svantaggi:

• Necessità di Grandi Aree: Richiedono ampie superfici per l'installazione.

• Manutenzione: La manutenzione può essere impegnativa, soprattutto per la pulizia degli specchi (che devono mantenere alta la riflettività) e la precisione del sistema di tracciamento solare.

La tecnologia è in continua evoluzione:

• Nuovi Materiali: Si stanno sviluppando nuovi materiali per gli specchi (come vetri sottili con rivestimenti riflettenti avanzati) e per i tubi ricevitori (con rivestimenti selettivi per massimizzare l'assorbimento della radiazione solare e minimizzare le perdite di calore).

• Sistemi di Tracciamento Avanzati: Sistemi di tracciamento solare più precisi ed efficienti, con algoritmi che ottimizzano l'angolo di inclinazione dei collettori in base alla posizione del sole e alle condizioni atmosferiche, migliorando la captazione dell'energia solare.

• Integrazione con Sistemi di Accumulo Termico Avanzati: Ricerca su nuovi materiali per l'accumulo termico, come materiali a cambiamento di fase (PCM), per aumentare l'efficienza e la capacità di accumulo.

Adatti per applicazioni di media e grande scala, come centrali elettriche CSP e applicazioni industriali che richiedono calore di processo.

Esempi di Impianti:

• Andasol (Spagna): Uno dei più grandi impianti CSP con tecnologia a collettori parabolici lineari, con una capacità di 150 MW e un sistema di accumulo termico a sali fusi che permette la produzione di energia anche in assenza di sole.

• Solnova (Spagna): Complesso di centrali CSP con tecnologia a collettori parabolici lineari, con una capacità complessiva di 150 MW.

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Integrazione con l'Accumulo Termico:

Fondamentale l'integrazione con sistemi di accumulo termico, tipicamente a sali fusi, per garantire la produzione di energia anche in assenza di sole, incrementando la dispatchability dell'impianto.

Indice sistemi di concentrazione solare CSP:

• Collettori Parabolici Lineari (Trough): Utilizzano specchi parabolici a forma di canale per concentrare la luce su un tubo ricevitore posto lungo la linea focale. All'interno del tubo scorre un fluido termovettore (olio sintetico o sali fusi) che viene riscaldato ad alte temperature.

• Sistemi a Torre (Power Tower): Impiegano un campo di specchi piani (eliostati) che riflettono la luce solare su un ricevitore posto in cima a una torre. Il ricevitore contiene un fluido che viene riscaldato a temperature molto elevate.

• Sistemi a Disco Parabolico (Dish/Engine): Utilizzano specchi parabolici a forma di parabola per concentrare la luce su un ricevitore posto nel fuoco della parabola. Il ricevitore è collegato a un motore Stirling che converte il calore in energia meccanica, e quindi in elettricità.

• Collettori Lineari Fresnel (CLFR): Utilizzano una serie di specchi piani stretti e lunghi che riflettono la luce su un tubo ricevitore posto sopra di essi.

Indice delle Tecnologie Solari

1. Pannelli Fotovoltaici
   La tecnologia più comune, utilizzata per convertire la luce solare in elettricità tramite l'effetto fotovoltaico.

2. Impianti Solari Termici
   Sistemi che utilizzano collettori solari per riscaldare acqua o fluidi, destinati a uso domestico o industriale.

3. Centrali Solari a Concentrazione (CSP)
   Tecnologie che utilizzano specchi o lenti per concentrare la luce solare e produrre calore ad alta intensità, generando energia elettrica.

4. Pannelli Solari Ibridi (PVT)
   Sistemi che combinano fotovoltaico e termico, producendo sia elettricità che calore.

5. Fotovoltaico Integrato negli Edifici (BIPV)
   Pannelli fotovoltaici integrati direttamente nelle superfici di edifici, come tetti, facciate e finestre.

6. Solare a Film Sottile
   Una versione più leggera e flessibile dei pannelli solari, ideale per applicazioni portatili o su superfici curve.

7. Celle Solari a Perovskite
   Una tecnologia emergente che promette costi ridotti e maggiore efficienza rispetto ai pannelli tradizionali.

8. Impianti Solari Flottanti
   Sistemi installati su superfici d'acqua, come laghi o bacini idrici, per risparmiare spazio e ridurre l'evaporazione dell'acqua.

9. Fotovoltaico Trasparente
   Celle solari trasparenti che possono essere integrate in finestre o schermi, generando energia senza compromettere la visibilità.

10. Torri Solari Termiche
    Impianti che concentrano la luce solare su una torre centrale per riscaldare un fluido e generare energia elettrica

11. Sistemi di Desalinizzazione Solare
    Tecnologie che sfruttano l'energia solare per purificare e desalinizzare l'acqua, rendendola potabile.

12. Pompe di Calore Solari
    Sistemi che combinano energia solare e pompe di calore per applicazioni di riscaldamento e raffreddamento efficienti.

13. Fotocatalisi Solare
    Una tecnologia avanzata che utilizza la luce solare per decomporre sostanze chimiche o produrre idrogeno.

Collettori Parabolici Lineari (Trough)

Approfondiamo questo sistema di concentrazione solare in centrali CSP.