A Spinoff a Day – I motori degli shuttle e gli impianti solari

Uno degli impianti solari più all’avanguardia del mondo fu sviluppato con l’esperienza ingegneristica derivata da una delle tecnologie spaziali più avanzate mai progettate: il motore principale dello Space Shuttle (Space Shuttle Main Engine, o SSME) che per 30 anni ha funzionato con range di temperature dai -253°C ai +3.316 °C, più calde del punto di ebollizione del ferro.

Costruito dalla Pratt & Whitney Rocketdyne per il Marshall Space Flight Center negli anni ’70, l’SSME è stato il motore per razzi più duraturo mai esistito.

Grazie all’esperienza in questo campo Rocketdyne ha applicato le sue conoscenze nella produzione di tecnologia solare. Randy Parsley, il manager per lo sviluppo d’impresa nel settore delle tecnologie rinnovabili dell’azienda, afferma che il lavoro con NASA ha permesso di capire i modi migliori di gestire grandi flussi di calore e temperature estreme su lunghi lassi temporali.

Impianto Solar Two – Foto: Atlas Obscura © Public Domain

Con i finanziamenti ricevuti dal Dipartimento dell’Energia, tra gli altri, Rocketdyne ha supportato lo sviluppo dell’impianto solare di test installato nel Deserto Mojave in California: Solar One e Solar Two. Questi impianti, ormai dismessi, funzionavano grazie a grandi specchi che riflettevano l’energia solare verso un dispositivo ricevitore posto sulla cima di una torre. Attorno alla struttura centrale, alta circa 183 metri, erano installati lunghi tubi contenenti acqua che, fluendo verso il basso, si raccoglieva all’interno di un boiler dove il vapore così creato faceva funzionare generatori elettrici.

Secondo Parsley il ricevitore “è come la camera di combustione di un razzo, come quella dell’SSME, ma in un razzo il calore proviene dall’interno, dai propellenti, invece qui i tubi sono riscaldati dall’esterno, dal sole”.

Nel 1999 Solar Two ha dato prova di un grande successo generando energia per 10.000 abitazioni. Conclusa la sua fase dimostrativa, questo impianto venne decommissionato nello stesso anno e trasformato poi in uno dei telescopi Air Cherenkov per la misurazione dei raggi gamma. Successivamente Rocketdyne vendette una licenza esclusiva della sua tecnologia a SolarReserve, un’azienda di Santa Monica.

SolarReserve ha dunque potuto sviluppare impianti solari su larga scala, come dimostra il suo “Crescent Dunes Solar Energy Plant” da 110 MW costruito nel 2013 in Nevada, che genera elettricità per 75.000 abitazioni. In un’aera soleggiata, un campo di 600 ettari, sono stati installati più di 10.000 eliostati che direzionano l’energia verso un punto al di sopra di una torre di 168 metri. Una particolarità di questo impianto sta nel sale fuso trasportato dalle tubature sulle pareti esterne che, riscaldato dal calore solare, mantiene il suo stato liquido a temperature molto alte (sopra i 538 °C) e dopo aver fluito giù lungo la torre arriva in un serbatoio nel quale mantiene energia termica utile per produrre elettricità. Poi il sale passa dalla cisterna calda ad uno scambiatore di calore per creare vapore e far funzionare una turbina, dopodiché, la sostanza raffreddata viene rilasciata in un altro serbatorio freddo e riportata in circolo al di sopra della torre.

Crescent Dune Solar Energy Plant © SolarReserve

Ogni 10 secondi un software specializzato controlla e gestisce gli specchi per catturare i raggi solari e direzionarli verso il ricevitore. Tutta la potenza generata dall’impianto è venduta alla NV Energy, la più grande azienda distributrice di energia del Nevada. Quando è entrato in funzione, all’inizio del 2014, il Crescent Dunes è stato il primo impianto solare a sale fuso del Paese e il più grande impianto del mondo con un sistema di immagazzinamento completamente integrato. La costruzione è iniziata nel 2011 e si è conclusa nell’Aprile del 2013 creando più di 4.300 posti di lavoro diretti, indiretti e indotti.

Secondo Tim Connor, uno dei manager dell’azienda, “con il sale possiamo fare scorta di energia durante il giorno e convertire il generatore quando vogliamo, creando elettricità anche di notte grazie all’energia termica. Il processo di generazione del vapore è lo stesso di quello usato per il gas convenzionale, il carbone o gli impianti nucleari, ma posso affermare di avere a che fare con l’unica tecnologia rinnovabile al 100% che può veramente rimpiazzare un impianto di combustibili fossili”.

Oltre al Crescent Dunes, SolarReserve ha costruito negli ultimi anni vari impianti e ne ha altri in progetto, non solo all’interno degli USA, ma anche in Spagna, in Africa in Australia e in Cina.

Dal motore degli Space Shuttle agli impianti solari © NASA / Veronica Remondini

Per approfondire:

Spinoff nel dettaglio [ENG]

Sito di SolarReserve [ENG]

Solar One Solar Two e mappe degli impianti a energia solare nel mondo [ENG]

Presentazione completa in pdf originale in inglese, traduzione italiana a cura di Veronica Remondini.