Centrali solari termiche. Stagni solari. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Né gli specchi di messa a fuoco né le celle solari possono generare energia durante la notte. A tale scopo, l'energia solare accumulata durante il giorno deve essere immagazzinata in accumulatori di calore. Questo processo avviene naturalmente nei cosiddetti stagni solari.

Gli stagni solari hanno un'alta concentrazione di sale negli strati di acqua di fondo, uno strato intermedio di acqua non convettivo in cui la concentrazione di sale aumenta con la profondità e uno strato convettivo con una bassa concentrazione di sale sulla superficie. La luce del sole cade sulla superficie dello stagno e il calore viene trattenuto negli strati inferiori dell'acqua a causa dell'elevata concentrazione di sale. L'acqua ad alta salinità, riscaldata dall'energia solare assorbita dal fondo dello stagno, non può salire a causa della sua alta densità. Rimane sul fondo dello stagno, riscaldandosi gradualmente fino a quasi bollire (mentre gli strati superiori dell'acqua rimangono relativamente freddi).

La "salamoia" del fondo caldo viene utilizzata giorno e notte come fonte di calore, grazie alla quale una speciale turbina a refrigerante organico può generare elettricità. Lo strato intermedio del laghetto solare funge da isolamento termico, prevenendo la convezione e la dispersione di calore dal fondo verso la superficie. La differenza di temperatura tra il fondo e la superficie dell'acqua dello stagno è sufficiente per azionare il generatore. Il refrigerante, passato attraverso i tubi attraverso lo strato inferiore di acqua, viene ulteriormente immesso nel sistema Rankin chiuso, in cui una turbina ruota per produrre elettricità.

1 - alta concentrazione di sale, 3 - strato intermedio, 3 - bassa concentrazione di sale

Questo tipo di impianto è stato testato a Beit Ha'Arava (Israele), vicino al Mar Morto. Israele è il leader mondiale nell'uso di stagni solari salati. Ormat Systems Inc. installato diversi di questi sistemi nel Mar Morto.

Il più grande ha una capacità di 5 MW. Uno stagno di 20 ettari converte la luce solare in elettricità con un'efficienza di circa l'1%. Gli strati inferiori dell'acqua in uno stagno hanno una densità molto elevata. Sebbene lo stagno solare abbia funzionato con successo per diversi anni, è stato necessario chiuderlo nel 1989 per motivi economici. Il più grande stagno solare negli Stati Uniti è di 0,3 ettari a El Paso, in Texas. Ha funzionato ininterrottamente dalla sua apertura nel 1986. Alimenta un turbogeneratore Rankine da 70 kilowatt e un impianto di desalinizzazione da 20 litri al giorno, oltre a fornire calore di processo a un vicino impianto alimentare.

La temperatura dell'acqua nello stagno può raggiungere ed essere mantenuta sopra i 90°C nella zona di accumulo del calore. Durante il picco di potenza, questo impianto è in grado di produrre più di 100 kWh di elettricità all'ora e il volume di acqua potabile desalinizzata è superiore a 350000 litri al giorno. In cinque anni di funzionamento, l'impianto ha generato oltre 50000 kWh di energia elettrica.

A Miamisburg (Ohio, USA) è stato costruito uno stagno solare artificiale di sale. Serve per riscaldare la piscina comunale e la casa vacanze.

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