CAMINO EOLICO-FOTOVOLTAICO (GPR1)

di Enrico Furia

aneddoticamagazine

PREMESSE: Principi di funzionamento della Thermic Solar Tower in Australia

Questo impianto in costruzione combina tre vecchie e verificate tecnologie:

l’effetto camino
l’effetto serra
la turbina eolica

L’aria viene riscaldata in una grandissima serra di bassa altezza alla base di una torre molto alta dove l’effetto convettivo spinge l’aria riscaldata a salire ed uscire attraverso la torre. L’aria che si sale dalla serra verso la torre spinge turbine a vento che producono elettricità per mezzo di turbine ad asse verticale.

– Specifiche tecniche della Thermic Solar Power in Australia

– Superficie pannelli: 5 kmq. (2500 x 2000 ml.)

– altezza torre: 1.000 metri

– n° turbine: 65

– potenza unitaria: 3,077 MWatt

– potenza totale impianto: 200 MWatt

– contenimento C02: 700.000 tonn./anno

– diametro della torre: 130 m.

– area totale dell9mpianto: 25.000 acri (13.00 ha) nel South Wales, Australia

– costo totale impianto: 431,2 milioni di dollari

– unità occupate dal cantiere: 2..700

– principio di funzionamento: pannelli solari termici scaldano l’aria in una serra bassa alla base della torre, aria che tende a salire verso l’alto tanto più forte quanto maggiore sarà la differenza di temperatura tra la base e la cima della torre. Considerato che la temperatura atmosferica si riduce di un grado ogni cento metri di altezza, nel camino di cemento l’aria soffia ad una velocità variabile dai 35 ai 50 km/ora, azionando 32 turbine da 6,5 MW di potenza nominale poste alla base della torre.

Fig. 1 – Paragone con l’altezza dei principali edifici nel mondo

”The Solar Tower” è la prima centrale solare termica mai realizzata ed è stata sviluppata dagli assistenti tecnici dello studio tedesco Schlaich Bergerman i quali hanno già sperimentato questa tecnologia in un progetto pilota nel 1982 a Manzanares in Spagna, che aveva una potenza di 50 kWatt, e che ha cessato la sua attività dopo sette anni di esercizio.

Foto 2 e 3: Immagini della centrale di Manzanares, Spagna

Foto 4 – turbina ad asse verticale

2 – TORRE EOLICO-FOTOVOLTAICA (GPR1)

2.1 – Descrizione generale

Mentre l’impianto della Thermal Tower in Australia impiega tre vecchie e verificate tecnologie, la torre eolico-fotovoltaica GPR1 ne impiega ben cinque, la qual cosa rende l’impianto ancor più efficiente sia nell’aspetto di rendimento energetico, che economico.

In effetti, le tecnologie impiegate dalla GPR1 sono le seguenti:

l’effetto camino solare
l’effetto serra
la turbina eolica
la generazione fotovoltaica
Orifice Plate per ottenere l’effetto Venturi

L’effetto camino solare

Un camino solare, meglio conosciuto come “camino termico” rappresenta un modo di migliorare la ventilazione naturale degli edifici sfruttando la convezione dell’aria riscaldata dall’energia passiva solare. Una semplice descrizione di camino solare può essere quella di una qualsiasi condotta verticale che utilizzi l’energia solare per aumentare la ventilazione della colonna naturale di un edificio.

I camini solari sono stati utilizzati per secoli, particolarmente nel Medio Oriente e a Roma.

Nella forma più semplice il camino solare consiste di una ciminiera dipinta di nero. Durante la giornata l’energia solare riscalda la ciminiera (la canna del camino) e la quantità d’aria che contiene, creando una corrente d’aria dentro il camino. Il tiraggio creato alla base del camino può essere usato per ventilare e rinfrescare i locali sottostanti.

Esistono, comunque, una serie numerosa di variabili nel calcolare le caratteristiche di efficienza di un camino solare, tra le quali evidenziamo le seguenti:

Fig.2 – Principio di camino solare

Fig. 3 – Schema di funzionamento di un camino-torre solare

L’effetto serra

Fig. 4 – Schema di funzionamento dell’effetto serra

L’effetto serra si verifica quando la temperatura di aria immobile in un pianeta o luna, in presenza di atmosfera contenente gas, che assorbe ed emette vapore acqueo, biossido di carbonio e metano, riscalda l’atmosfera assorbendo la radiazione calda dei raggi infrarossi emessi dalla superficie terrestre, dall’atmosfera stessa, e dalle nuvole.

Il risultato di questo riscaldamento è che l’atmosfera irradia anch’essa raggi infrarossi in tutte le direzioni, inclusa quella verso la terra. Quindi i gas serra intrappolano il calore all’interno del sistema superficie-troposfera.

Questo processo è completamente differente da quello di una normale serra, la quale, al contrario, isola l’aria all’interno della struttura in modo tale che il calore non possa essere disperso per convezione e conduzione.

Si tenga presente che in assenza di effetto serra e di atmosfera la temperatura media della superficie della terra di 14 °C (57 °F) sarebbe di –18 °C (-0,4 °F)

La turbina eolica

Foto 5 – Turbina eolica ad asse verticale

Turbina eolica Savonius Disegno schematico di una turbina Operazioni di una Savonius two-scoop Savonius turbine

La Generazione fotovoltaica

Foto 6 mostra come pannelli fotovoltaici a film sottili possano essere incollati a copertura totalmente integrata sul tetto della serra su:

metallo
vetro
plastica
teloni

Produzione annua di energia = (insolazione annua) x (Potenza installata) x 0,85

L’orifice plate

I tubi venturi (Cfr. figg. 7, 8) sono più costosi da costruire di quanto non lo sia un sempliceorifice plate, il quale usa lo stesso principio di schema tabulare del tubo Venturi, ma genera meno perdita di energia permanente.