Gli stagni solari D07

Gli stagni solari
D07
Nella scienza e nella tecnologia delle trasformazioni energetiche uno dei problemi più difficili da
risolvere è quello dell’immagazzinamento dell’energia.
Certo, sappiamo immagazzinare pochi Joule di energia termica in un thermos. Riscaldando 1 litro
di acqua da 25 a 90 °C, immagazziniamo nel thermos 270 kJ che, per darvi un’idea, corrispondono
a quell’energia necessaria per far funzionare un asciugacapelli di 1 kW per 4 minuti e mezzo. E,
per giunta, se il thermos non è ben realizzato, in un paio di giorni tutta l’energia sarà persa per
dissipazione nell’ambiente circostante.
Ma se volessimo immagazzinare dell’energia termica dell’ordine del miliardo di kJ, e cioè circa
10 milioni di volte in più di quella nel nostro thermos, e vale a dire l’energia termica necessaria a
far funzionare una centrale elettrica di 200 MW per 12 ore, o l’energia per riscaldare una serra di
un ettaro per circa 20 giorni, e se volessimo conservare questa energia termica per lunghi periodo
di tempo, come potremmo farlo?
La risposta non è per niente banale.
Qui vi illustriamo una tecnologia idonea a immagazzinare grandi quantità di energia solare a
bassa temperatura e per lunghi periodi di tempo: quella degli stagni solari.
Uno stagno solare consiste di tre distinti strati:
Uno strato superiore convettivo dello spessore di circa mezzo metro, con una concentrazione salina
uniforme prossima a quella marina di circa 38 grammi di sale per litro, e con una temperatura,
anch’essa uniforme, e in equilibrio con l’ambiente esterno;
Uno strato non convettivo intermedio di spessore compreso tra 1 e 2 metri e mezzo. In questo
strato la temperatura è compresa tra 30 e 90 °C, mentre la salinità raggiunge, nella parte inferiore,
un valore di circa 200 grammi per litro.
Uno strato convettivo inferiore, dello spessore di circa un metro, con una temperatura uniforme
di circa 90 °C e una concentrazione salina di 200 grammi per litro.
Ciò che permette allo stagno solare di immagazzinare il calore è la variazione di concentrazione
nello strato intermedio. La radiazione solare che raggiunge il fondo dello stagno viene ceduta,
come calore, allo strato inferiore. Ma i moti convettivi che si generano al suo interno, e che
trasportano il calore, rimangono in esso intrappolati. Non riescono a sfuggire perchè, una volta
che raggiungono la parte superiore dello strato, incontrano una regione a più bassa concentrazione
e, cioè, una superficie di separazione. E’ la stessa cosa che avviene quando riscaldiamo dell’acqua
dal basso. I moti convettivi vanno dal basso all’alto per poi ridiscendere una volta raggiunta la
superficie libera, e questo ciclo è ripetuto incessantemente.
Uno stagno solare di 2 ettari, alle nostre latitudini, è in grado di imagazzinare, con un’efficienza
di circa il 20 %, proprio quel miliardo di kWh solari termici di cui abbiamo parlato prima.
1
2
Realizzare uno stagno solare è semplice ed economico e, una volta accoppiato a uno scambiatore
di calore, tutta l’energia solare immagazzinata può essere utilizzata in continuo per riscaldare
serre, abitazioni oppure per dissalare acqua di mare contribuendo a risolvere le emergenze sociali
e naturali dovute all’uso indiscriminato dei combustibili fossili.