Possibile un approvvigionamento affidabile di energia solare

L'energia solare concentrata, utilizzata nelle centrali solari termiche per generare elettricità, potrebbe coprire una parte significativa del nostro fabbisogno energetico in futuro. Questa è la conclusione di un nuovo studio appena pubblicato sulla rivista scientifica Nature Climate Change.

Un team di ricercatori di diverse istituzioni, tra cui scienziati dell'ETH di Zurigo, ha calcolato e testato il potenziale delle centrali solari termiche utilizzando dei modelli. Hanno testato questo tipo di generazione di energia in quattro regioni del mondo con grandi aree aride: gli Stati Uniti (deserto del Mojave), la regione mediterranea (Nord Africa), l'India e il Sud Africa (Karoo e Kalahari).

80% nella regione mediterranea

Lo studio dimostra che le centrali solari termiche (energia solare a concentrazione, in breve CSP) potrebbero dare un contributo sostanziale all'attuale domanda di elettricità. Ad esempio, una rete di centrali di questo tipo nella regione del Mediterraneo potrebbe coprire fino all'80% della domanda di elettricità. I costi dell'elettricità sarebbero all'incirca uguali a quelli delle attuali centrali a gas. "In futuro, gli impianti a energia solare potrebbero fornire all'incirca la stessa quantità di energia delle attuali centrali elettriche convenzionali, senza superare gli attuali costi energetici", riassume Stefan Pfenninger dell'Imperial College di Londra, che ha condotto lo studio presso l'Istituto Internazionale per l'Analisi dei Sistemi Applicati (IIASA) di Laxenburg (A).

Anthony Patt, coautore e professore di Sistemi uomo-ambiente presso l'ETH di Zurigo, afferma: "Il nostro studio è il primo ad affrontare la questione se sia possibile costruire una rete elettrica basata prevalentemente sull'energia solare che possa comunque rifornire i consumatori di elettricità in modo affidabile durante tutto l'anno e 24 ore su 24".

Adatto, ma non ovunque

Sono riusciti a dimostrare che le condizioni per il funzionamento redditizio di una rete CSP con la garanzia di una disponibilità molto elevata sono pienamente soddisfatte solo nella regione mediterranea e in Sudafrica. In India e negli Stati Uniti è molto più difficile per le reti CSP garantire un'elevata disponibilità, poiché in questi paesi il cielo è spesso coperto da nuvole, anche se è per lo più asciutto. In queste aree si dovrebbero costruire impianti CSP fino a cinque volte più grandi rispetto alle altre due regioni. Tuttavia, ciò renderebbe l'elettricità molto costosa.

Per il loro studio, i ricercatori hanno simulato la costruzione e il funzionamento del CSP nelle quattro regioni menzionate. La simulazione comprendeva dati meteorologici, ubicazione delle centrali, costi e domanda di elettricità.

Per rallentare il cambiamento climatico, molti si concentrano sulle fonti di energia rinnovabili come l'energia eolica e solare. Tuttavia, un problema importante nell'utilizzo dell'energia solare su larga scala è che il sole non splende sempre per lo stesso periodo di tempo durante il giorno e l'anno. L'energia deve quindi essere immagazzinata in qualche modo. Nel caso del fotovoltaico (PV), in cui la luce solare viene convertita direttamente in elettricità, questo problema è particolarmente grave perché l'elettricità è difficile da immagazzinare.

Immagazzinare l'energia solare in modo sensato

I CSP utilizzano l'energia solare per riscaldare l'acqua e utilizzare il vapore per azionare turbine accoppiate a un generatore di elettricità. L'energia irradiata che non viene immediatamente utilizzata può essere immagazzinata sotto forma di calore e convertita in elettricità quando necessario. Tuttavia, la capacità di accumulo delle centrali solari termiche è limitata a poche ore. Se il sole non brilla con sufficiente intensità per un periodo di tempo più lungo, una singola centrale non è sufficiente a coprire un'ampia e costante domanda di energia.

Un modo per ovviare a questo problema è quello di collegare diversi sistemi CSP per formare una rete. Tuttavia, nessuno ha ancora studiato la fattibilità e i dettagli di una rete CSP di questo tipo. Questo studio è il primo a esplorare il potenziale di tali sistemi in modo più dettagliato.

"Il nostro modello mostra che il CSP potrebbe fornire una quota sostanziale della produzione di energia elettrica, a condizione che gli impianti siano costruiti in posizioni ottimali nelle aree citate e siano collegati in rete tra loro in modo intelligente", afferma Patt. Se si vuole risolvere il problema dell'approvvigionamento affidabile e costante di energia elettrica da fonti rinnovabili, Chi siamo deve prendere in seria considerazione l'espansione del CSP".

Requisiti del terreno e impatto ambientale ancora poco chiari

I ricercatori non hanno preso in considerazione l'impatto ambientale, le esigenze del territorio e le condizioni politiche dei Paesi da cui proveniva l'energia solare. Inoltre, non hanno preso in considerazione le vie di trasmissione dell'elettricità da queste regioni all'Europa.

Tuttavia, i calcoli e i modelli dei ricercatori ambientali non sono utopici. In Marocco, nel maggio dello scorso anno, è stata avviata una centrale CSP nell'ambito dell'iniziativa Desertec desert power. Questa centrale solare termica, che costerà circa 700 milioni di euro, dovrebbe avere una potenza di 160 megawatt. Fornirà elettricità a mezzo milione di persone e sarà collegata alla rete alla fine del 2015. Il Marocco ha in programma la costruzione di cinque centrali solari termiche con una potenza totale di 2.000 megawatt entro il 2020. Questo porterebbe la quota di energia rinnovabile nel Paese nordafricano al 42%.