I paesi del G7 vogliono espandere lo stoccaggio dell’energia rinnovabile a 1.500 GW, sei volte la capacità attuale, entro la fine del decennio. Ma come raggiungere un simile obiettivo? Con le batterie? Probabile, anche se ancora oggi non sono il mezzo a minor impatto ambientale che ci sia. Oppure con la cenere vulcanica, come propongono questi ricercatori dell’Università di Barcellona, che hanno scoperto un suo potenziale utilizzo come mezzo di stoccaggio per l’energia solare.
Cenere vulcanica per stoccare l’energia solare
Ricerca pubblicata sul Journal of Energy Storage, in effetti la cenere vulcanica si comporta meglio dei cosiddetti sali fusi, questi ultimi ampiamente utilizzati come opzioni di stoccaggio nelle centrali solari. Eppure ad oggi la cenere trova applicazione in progetti di ingegneria civile, non nell’ambito dello stoccaggio.
Almeno fino ad oggi. Con questa ricerca si valuterebbe di usare la cenere come alternativa ai sali fusi proprio nello stoccaggio dell’energia solare nelle centrali solari a concentrazione.
Rispetto alle tradizionali centrali solari, esse non utilizzano l’energia solare diretta per generare elettricità, ma un ampio campo di specchi per concentrare l’energia del Sole su un punto singolo, e così generare grandi quantità di calore.
Con questo approccio, è facile generare temperature superiori ai 1.000 gradi Celsius, che possono quindi essere utilizzate per riscaldare l’acqua e far ruotare una turbina.
Cenere vulcanica o sali fusi?
Ma cosa c’entra tutto ciò con la cenere vulcanica? Oggi, quando viene prodotto calore in eccesso, le centrali solari a concentrazione di solito riscaldano un serbatoio di sali fusi con il quale poter immagazzinare questa energia. Quando necessario, circolando tramite uno scambiatore di calore, questi sali possono garantire il riscaldamento dell’acqua ininterrotto anche durante i periodi senza luce solare.
Pertanto basterebbero i sali fusi per questo sistema a energia rinnovabile, no? In realtà sempre i sali fusi possiedono un’elevata corrosività, causando danni significativi ai tubi e ai serbatoi in cui sono immagazzinati. Su Interesting Engineering si accenna alla perdita nella più grande centrale solare a concentrazione del mondo in Marocco, che ha causato danni per 47 milioni di dollari e ha portato alla chiusura temporanea dell’impianto.
Da qui la necessità di trovare un valido sostituto dei sali fusi, appunto con la cenere vulcanica.
Come rendere la cenere una soluzione di stoccaggio
Prendendo a riferimento l’eruzione del vulcano a La Palma (Isole Canarie) del 2021, che ha scaricato 200 milioni di metri cubi di roccia e cenere, i ricercatori dell’Università di Barcellona suggeriscono nella loro ricerca che mescolare la cenere vulcanica con i sali fusi può contribuire a:
- prevenire tali eventi di corrosione,
- evitare la solidificazione dei sali quando le temperature scendono considerevolmente.
Nel loro studio, i ricercatori hanno inoltre convertito la cenere in pellet, per poi riscaldarlo e raffreddarlo più di mille volte a temperature comprese tra 250-750 gradi Celsius. Alla fine i ricercatori hanno scoperto che la cenere vulcanica ha un’eccellente conducibilità termica e capacità termica, e si ossida leggermente solo dopo molti cicli.
Pertanto, potrebbe funzionare insieme ai sali fusi per trattenere il calore nelle centrali solari a concentrazione. Inoltre, il materiale è economico e prevede il riutilizzo del materiale di scarto. I ricercatori hanno suggerito che, oltre alla cenere vulcanica, materiali come mattoni, sabbia e cemento potrebbero essere utilizzati insieme ai sali fusi per lo stoccaggio dell’energia solare.
Per saperne di più, consigliamo la lettura del paper integrale pubblicato sul Journal of Energy Storage.
Marc Majó, Adela Svobodova-Sedlackova, A. Inés Fernández, Alejandro Calderón, Camila Barreneche, Evaluation of volcanic ash as a low-cost high-temperature thermal energy storage material for concentrated solar power, Journal of Energy Storage (2024), DOI:10.1016/j.est.2024.111729
