Il progetto Archimede: grande invenzione o patacca?
di Ugo Bardi - 13/01/2007
| Pubblichiamo qui la documentazione di un dibattito sulla bontà del "progetto Archimede"; ovvero sul sistema solare a concentrazione in corso di sviluppo all'ENEA che è stato voluto principalmente da Carlo Rubbia. Si è detto molto, in bene e in male, del progetto Archimede e spesso a sproposito. Con la tendenza tipica dei media di esagerare le cose e di vedere complotti un po' dappertutto, un recente servizio apparso su "Report" ha dipinto Archimede come poco meno che l'ottava meraviglia del mondo, l'uovo di Colombo che risolverà tutti i nostri problemi energetici. Le esagerazioni di "Report" hanno generato una reazione critica di Domenico Coiante, ex ricercatore ENEA e ben noto per i suoi contributi sul sito ASPO-Italia. A sua volta, Massimo Falchetta, anche lui ricercatore dell'ENEA si è sentito in dovere di rispondere, parlando in favore del progetto Archimede. Questo ha generato un ulteriore risposta di Coiante. Il dibattito è lungo e piuttosto tecnico, ma ci è parso interessante presentarlo come approfondimento di un tema sicuramente di attualità: quello della generazione di elettricità mediante impianti solari a concentrazione. Leggendolo, si capiscono molti dettagli su come funzionano questi impianti e si fa luce su alcuni punti oscuri che non sono evidenti a chi non approfondisce l'argomento. Le conclusioni sono lasciate al lettore; possiamo comunque dire che, se gli impianti a concentrazione sono certamente in grado di produrre energia, non sono tuttavia quel toccasana senza problemi che "Report" ha descritto _______________________________________________________ Commenti alla Trasmissione RAI Report 29/10/06 D. Coiante – 30/10/06 1. Contrariamente a quanto affermato, il progetto Archimede non ha nulla di originale nella concezione impiantistica. La linea tecnologica detta parabolic trough, a cui appartiene, è stata messa a punto negli USA a partire dagli anni ’80 e conta oggi in California a Junction Kramer nel deserto del Mojave 354 MW elettrici di impianti in funzione da almeno 10-20 anni. L’efficienza media di trasformazione della radiazione solare in elettricità nelle condizioni ottimali del deserto della California è pari al 12%, valore che, pur in quelle condizioni climatiche favorevoli, non consente ancora di raggiungere la competitività economica del costo del kWh. 2. Negli anni ‘80-’84 ad Almeria in Spagna è stata provata la stessa tecnologia da parte della UE in un impianto da 500 kW elettrici, su cui sono ancora in corso esperimenti condotti dalla Spagna. Nelle condizioni climatiche di Almeria, l’impianto ha ottenuto un’efficienza pari al 7-8% e di conseguenza la distanza dalla competitività è molto più grande che negli USA. 3. Quella che è stata sbandierata nella trasmissione televisiva come una novità ideata da Rubbia è la sostituzione dell’olio diatermico, usato come fluido termico primario negli impianti USA, con una miscela di nitrati di sodio e potassio mantenuti fusi al di sopra di 290 °C. La verità storica è che questa stessa soluzione fu messa a punto ed adottata nei primi anni ’90 nell’impianto USA Solar Two a torre centrale e specchi, realizzato a Barstow in California ed in funzione fino ad oltre il 2000. Quindi l’idea dell’accumulo termico in sali fusi non è affatto originale del Progetto Archimede, ma copiata di sana pianta da Solar Two. 4. I dati pubblicati da Archimede della possibilità di ottenere efficienze medie complessive del 17-20% sono molto discutibili per le seguenti ragioni. La temperatura più alta a cui si può portare la miscela di sali fusi è di 550 °C, perché al di sopra di tale temperatura sorgono problemi di sicurezza (i sali fusi possono esplodere). Stante questa temperatura limite, la macchina termica ideale di Carnot lavora tra 290 e 550 °C e quindi il rendimento teorico massimo ottenibile è pari al 31.6%. Una macchina termica reale posta a lavorare tra le stesse temperature potrà in pratica raggiungere il 70% del limite di Carnot e di conseguenza il rendimento del gruppo turbina alternatore potrà al massimo raggiungere in pratica un’efficienza del 22%. Se si considera che l’efficienza termica complessiva (captazione degli specchi, raccolta nel fluido primario, trasferimento del calore nei serbatoi di accumulo, ecc) è un dato misurato su tutti gli impianti che si aggira intorno al 45-50%, si ottiene immediatamente un rendimento complessivo di trasformazione dalla radiazione solare all’elettricità in uscita che vale circa 11%. Cosa che è confermata dai dati sperimentali di tutti gli impianti in funzione. 5. L’unica novità che si può riconoscere al Progetto Archimede è l’uso di una particolare vernice fotoassorbente di brevetto ENEA (e non Rubbia) da spalmare sui tubi ricevitori in modo da poter catturare più energia solare, potendo così raggiungere a parità di concentrazione della luce una temperatura più alta del fluido primario. Come si è visto però la temperatura massima è fissata dalle condizioni di sicurezza a 550°C e questa soluzione potrà garantire l’ottenimento di questa temperatura con una maggiore facilità, ma essa è ininfluente sul rendimento il cui valore dipende solo dal valore della temperatura massima. 6. All’ENEA Casaccia a Roma è in funzione da qualche anno una sezione prototipo del Progetto Archimede sulla quale si sta sperimentando l’assemblaggio delle diverse tecnologie mutuate dagli impianti parabolic trough californiani con l’aggiunta dei famosi sali fusi e della vernice fotoassorbente. La trasmissione Report ha completamente ignorato questa realtà, preferendo attribuire all’ENEL il progetto di un prototipo montato presso Priolo, che “sta li ad arrugginirsi nel piazzale”. Poteva essere interessante conoscere i risultati della sperimentazione ENEA, visto che tale attività è proseguita tranquillamente dopo l’uscita di Rubbia. Non è vero pertanto che si fa tutto in Spagna e niente in Italia. 7. A proposito della normativa italiana che ha trascurato di mettere nell’elenco degli impianti incentivabili quelli solari termoelettrici, ci sarebbe molto da discutere. Infatti, bisogna dire che lo stato di questa tecnologia e le condizioni climatiche di insolazione delle nostre regioni sono molto diverse e più sfavorevoli di quelle della Spagna meridionale. Esiste inoltre in Italia un obiettiva differenza nella disponibilità di siti adeguati ai grandi impianti, cosa che è assente nella Spagna meridionale. Non è vero che in Sicilia c’è la stessa quantità di sole che nell’Andalusia. Nelle nostre regioni la quantità di radiazione solare diretta è molto minore di quella andalusa e, purtroppo, gli impianti solari a concentratori paraboloidi rispondono soltanto alla componente diretta e non a quella diffusa. Questo innegabile svantaggio porta come conseguenza che per la tecnologia parabolic trough la possibilità di raggiungere la competitività in Italia è praticamente inesistente. Lo stesso Rubbia nell’intervista televisiva ha brillantemente evitato l’argomento passando a parlare di installazione di grandi impianti nel deserto del Sahara. E’ infatti li che si può sperare di ottenere la competitività. Pertanto è molto discutibile il fatto di mettere fondi pubblici a incentivare una tecnologia di cui non esistono esempi in Italia e che nel migliore dei casi dovrà essere applicata nel Nord Africa, ripetendo così nel solare i rischi connessi alla sicurezza dell’approvvigionamento energetico che oggi affligge il sistema italiano. __________________________________________________________________ Una risposta ai Commenti alla Trasmissione RAI Report 29/10/06 di D. Coiante – 30/10/06 Massimo Falchetta - 4/01/2007 Ho recentemente letto i commenti del dr. Coiante, cui gradirei rispondere, avendo una conoscenza diretta della materia trattata. Nel commento di Coiante emerge chiaramente una “vis polemica” tesa a individuare i punti deboli di un progetto che, per varie ragioni, viene periodicamente trattato sui media con modalità strumentali. A mio avviso vedremo l’emergere di una serie di tecnologie e di ambiti applicativi piuttosto che di “monoculture” tecnologiche. Dobbiamo inoltre imparare dagli errori. Se guardiamo all’evoluzione della tecnologia energetica italiana negli ultimi 30 anni possiamo notare – almeno personalmente noto, da un osservatorio per alcuni aspetti privilegiato come è quello ENEA – come l’aspetto dominante sia stato la forte penetrazione dell’impiego di gas naturale sia per usi civili che industriali che per la produzione elettrica, tutto sommato senza grande clamore o polemica; mentre sia la tecnologia nucleare che le fonti rinnovabili sono sostanzialmente “rimaste al palo” o hanno come minimo avuto una performance molto inferiore alle aspettative, pur avendo eccitato le maggiori discussioni, con atteggiamenti spesso e volentieri di tipo francamente fratricida (per esempio, eolico contro fotovoltaico o viceversa). Contemporaneamente, l’Italia ha perso sempre più importanza come sviluppatore di tecnologia e risulta sempre più un importatore, vuoi di combustibili vuoi di tecnologia; ciò non può non avere effetti sull’ apparato industriale e quindi sull’occupazione. In definitiva, quindi, piuttosto che dedicarsi a smontare o sminuire progetti è forse il caso di dedicarsi a coltivare tecnologie che possano avere o un impatto energetico o un impatto industriale (e possibilmente entrambi). Ora vengo al merito tecnico dei punti sollevati. 1. Contrariamente a quanto affermato, il progetto Archimede non ha nulla di originale nella concezione impiantistica .... Questa affermazione è discutibile, nel senso che è discutibile quale sia il grado di originalità che si dovrebbe perseguire in un progetto di innovazione. La Nuova Punto è “originale” ? Possiede 4 ruote, un motore a combustione interna etc., nulla di veramente nuovo; però anche su di essa la Fiat si è rilanciata, e non è poco. Nel campo della tecnologia non si tratta di vincere premi Nobel, benchè l’idea base nel caso in esame sia comunque “anche” frutto di un premio Nobel; e sottolineo quell’“anche” in quanto in Italia la discussione sulla tecnologia solare termodinamica è stata troppo personalizzata, nel bene e nel male, sulla figura di Rubbia. 2. Negli anni ‘80-’84 ad Almeria in Spagna è stata provata la stessa tecnologia da parte della UE in un impianto da 500 kW elettrici..... Spesso ci si riferisce a esperimenti falliti che non hanno in realtà valore probatorio. Non so a quale impianto si riferisca Coiante, ma ad Almeria continuano a studiare il solare a concentrazione e in Spagna a sviluppare varie linee tecnologiche a concentrazione, sia con “parabolic trough” che con torri solari. Si potrebbe allora anche citare Adrano come esempio ancor più fallimentare; ma è chiaro che un esempio negativo non è necessariamente una dimostrazione, ma tutt’al più un caveat. 3. Quella che è stata sbandierata nella trasmissione televisiva come una novità ideata da Rubbia è la sostituzione dell’olio diatermico, usato come fluido termico primario negli impianti USA, con una miscela di nitrati di sodio e potassio mantenuti fusi al di sopra di 290 °C. La verità storica è che questa stessa soluzione fu messa a punto ed adottata nei primi anni ’90 nell’impianto USA Solar Two a torre centrale e specchi, realizzato a Barstow in California ed in funzione fino ad oltre il 2000. Quindi l’idea dell’accumulo termico in sali fusi non è affatto originale del Progetto rchimede, ma copiata di sana pianta da Solar Two. Anche qui si tratta di una querelle sul bicchiere mezzo pieno o mezzo vuoto. Non si tratta di giudicare se questo tipo di tecnologia meriti il “premio Nobel dell’energia solare”. D’altro canto è fuori dubbio che l’idea di usare sali fusi in sistemi a collettori parabolici è stata comunque seriamente studiata e sperimentata per la prima volta dal’ENEA, su impulso di Rubbia. Per inciso, la realizzabilità impiantistica di tale idea non affatto è scontata. Volendo quindi criticare, si può dire sia che è un’idea vecchia, o all’opposto e con maggiore aggio che è un’idea impraticabile. E’invece più produttivo provare a realizzarla. Posso aggiungere che ricercatori fra i più quotati, fra cui Henry Price dell’NREL e David Kearney, estensore di uno dgli studi più citati sulle prospettive della tecnologia solare termodinamica a concentrazione, l’ Assessment of Parabolic Trough and Power Tower Solar Technology Cost and Performance Forecast – Sargent&Lundy SL-5641 – preparato per il DOE, maggio 2003, hanno propugnato tale idea a partire da una data imprecisata fra 2000 e il 2003, come tecnologia secondo loro vincente in termini di minor costo dell’energia. Si potrebbe approfondire la questione per capire chi ha copiato da chi, ma si converrà che l’interesse concreto in una simile attività è praticamente zero. Posso solo dire che durante un seminario congiunto ENEA-NREL svoltosi lo scorso ottobre 2006 questi ricercatori si siano complimentati con noi per il fatto che “finalmente qualcuno ha iniziato a percorrere in pratica questa strada”, e nessuno si sia sognato di andare a disquisire su primogeniture di sorta. 4. I dati pubblicati da Archimede della possibilità di ottenere efficienze medie complessive del 17-20% sono molto discutibili per le seguenti ragioni. La temperatura più alta a cui si può portare la miscela di sali fusi è di 550 °C, perché al di sopra di tale temperatura sorgono problemi di sicurezza (i sali fusi possono esplodere). Stante questa temperatura limite, la macchina termica ideale di Carnot lavora tra 290 e 550 °C e quindi il rendimento teorico massimo ottenibile è pari al 31.6%.... Prima di tutto, la temperatura limite di impiego dei sali fusi è dell’ordine di 600 °C, ben al di sopra della temperatura operativa presecelta, pari a 550 °C; sopra la temperatura limite non vi è inoltre pericolo di esplosione, bensì di semplice “dissociazione” dei sali, con effetti potenzialmente dannosi ma non catastrofici. Nel caso specifico di Priolo il ciclo termodinamico opera su acqua, fra le temperature di 538 °C e 238 °C; è rispetto a queste temperature che va calcolato il rendimento di Carnot, risultando pari a 37 %. Nel caso specifico tale calcolo però è fuorviante in quanto il vapore va a confluire in un impianto a ciclo combinato che opera fra 538 °C e la temperatura di condensazione dell’acqua. Il rendimento elettrico netto calcolato per la parte solare di Priolo è 17.3 %. Si tratta di calcoli realizzati tramite modelli di simulazione e codici abbastanza consolidati, quali GATECYCLE per la parte a vapore, e assumendo i dati “diprogetto” per la parte solare. Nel caso di un impianto tutto solare il rendimento sarebbe un pò inferiore, ma comunque superiore a quello di impianti, come quelli di Kramer Junction, che hanno temperature massime di vapore dell’ordine di 380 °C. Non ci si può comunque riferire a impianti progettati e realizzati quasi 30 anni fa per mettere in dubbio sviluppi attuali. Anche rifacendo oggi un impianto a olio come Kramer Junction si potrebbe conseguire agevolmente un aumento di rendimento, per il semplice fatto che sia gli specchi che i tubi ricevitori attuali hanno migliori caratteristiche; per esempio i collettori SKAL-ET di ultima generazione installati dalla Flagsol a Kramer Junction hanno totalizzato nel 2004 un maggiore rendimento del 14% rispetto al modello precedente LS-3. 5. L’unica novità che si può riconoscere al Progetto Archimede è l’uso di una particolare vernice fotoassorbente di brevetto ENEA (e non Rubbia) da spalmare sui tubi ricevitori ...... Si tratta di un rivestimento selettivo (coating) depositato tramite una tecnica chiamata sputtering, e non di una “vernice da spalmare sui tubi”. La tecnologia per la realizzazione industriale di tali rivestimenti attualmente è disponibile solo in Germania (Schott) in Israele (SOLEL) e, appunto, in Italia (ENEA). Il coating ENEA è attualmente quello progettato per raggiungere le più elevate temperature. Inoltre in seguito all’attività di R&S compiuta a partire dal 2000, di brevetti ne sono già stati prodotti una decina, non solo relativamente al coating ma anche ad altri aspetti dei collettori e dell’impiego di sali fusi. 6. All’ENEA Casaccia a Roma è in funzione da qualche anno una sezione prototipo del Progetto Archimede sulla quale si sta sperimentando l’assemblaggio delle diverse tecnologie mutuate dagli impianti parabolic trough californiani con l’aggiunta dei famosi sali fusi e della vernice fotoassorbente .... La trasmissione Report ha completamente ignorato questa realtà, preferendo attribuire all’ENEL il progetto di un prototipo montato presso Priolo, che “sta li ad arrugginirsi nel piazzale”. Poteva essere interessante conoscere i risultati della sperimentazione ENEA, visto che tale attività è proseguita tranquillamente dopo l’uscita di Rubbia. Non è vero pertanto che si fa tutto in Spagna e niente in Italia. Sostanzialmente vero all’epoca della trasmissione, anche se recentemente l’ENEL ha rinnovato la volontà di procedere a realizzare una prima sezione da 5 MWe; c’è stato forse anche un difetto di comunicazione tecnica da parte ENEA, pur se almeno da un anno è disponibile su web un rapporto di circa 40 pagine, abbastanza esaustivo, che riporta anche alcuni dati sulla sperimentazione condotta fino al 2005 http://www.enea.it/com/solar/doc/csp.pdf . Anche in questo commento traspare comunque una querelle che rischia di sviare il discorso dal vero obiettivo su cui puntare, che è quello di metter in pista anche in Italia la tecnologia e il lavoro italiano. La Spagna ha intrapreso con decisione uno sviluppo delle fonti rinnovabili e fra le altre cose nel 2004 ha messo in campo una legge che finanzia in conto energia il solare, sia fotovoltaico che termodinamico. Come effetto, circa 1000 MW di impianti a concentrazione sono attualmente programmati da varie utilities. Fra questi, degne di note 4 centrali da 50 MW, chiamate AndaSol, con collettori a olio e accumulo a sali fusi - la prima unità è in costruzione a Guadix - realizzate dal consorzio Cobra-Solar Millennium (ispano-tedesco). I collettori per ora sono previsti a olio in quanto i coating disponibili industrialmente o resistono solo fino a 400 °C o presentano perdite ad alta temperatura troppo elevate. Poco tempo dopo l’inaugurazione di questa legge spagnola Rubbia veniva defenestrato dal governo in carica, per cui ha avuto l’idea sicuramente non criticabile di cambiare aria, guardacaso recandosi proprio in Spagna. Quindi, non divinizzaimo nè demonizziamo Rubbia. Si può stare sicuri che appena possibile anche tedeschi e spagnoli useranno i sali nei collettori senza grandi discussioni, magari acquistando brevetti in Italia. Quindi si tratta solo di vedere chi fra gli europei riescirà ad ottenere i maggiori vantaggi in termini energetici, ambientali ma anche industriali dalle nuove tecnologie solari. Non si può non capire che l’industria solare sarà un business per i paesi che riusciranno a mettere in piedi una politica efficace e attuarla rapidamente, piuttosto che perdere energie in polemiche. 7. A proposito della normativa italiana che ha trascurato di mettere nell’elenco degli impianti incentivabili quelli solari termoelettrici, ci sarebbe molto da discutere. Infatti, bisogna dire che lo stato di questa tecnologia e le condizioni climatiche di insolazione delle nostre regioni sono molto diverse e più sfavorevoli di quelle della Spagna meridionale ..... L’ottica del ragionamento va un pò allargata. Perchè i tedeschi hanno incentivato in conto energia gli impianti solari fotovoltaici, quando è evidente che in Germania il sole non splende gran chè ? Perchè volevano sviluppare una tecnologia del futuro da esportare a breve termine; infatti ora acquisiranno una grande quantità di ordinativi dal nascente mercato fotovoltaico italiano. Gli incentivi si danno a una tecnologia che non è ancora competitiva, non a una tecnologia che è già competitiva. Se l’incentivo è, giustamente, in conto energia, è l’imprenditore o l’utente finale che giudica se l’incentivo è sufficiente o no, in base a criteri di mercato. Si dovrebbe abbandonare la visione strettamente programmatoria del passato, per cui i tecnici cercavano di prevedere “a tavolino” quale potrà essere la soluzione migliore fra 20 anni. Quindi non vedo nulla di scandaloso introdurre un incentivo in conto energia per il solare termodinamico almeno pari a quanto praticato in Spagna , attualmente dell’ordine di 20 €cent/kWh per 20 anni. Teniamo conto che l’incentivo per il fotovoltaico è più che doppio. Scommettiamo che, quando tale incentivo venisse introdotto, gli spagnoli e i tedeschi verrebbero a investire anche in Italia, come hanno già fatto con l’eolico ? L’unico ragionamento saggio in merito è quello di essere abbastanza furbi da coordinare le politiche in modo che dagli incentivi tragga vantaggio anche l’industria nazionale, in ciò imparando dai nord-europei che i loro affari li sanno fare molto meglio di noi. Il vero rischio nel non prevedere incentivi adeguati è che, magari, si faccia solo la prima tranche di Archimede da 5 MW, ottenendo un vantaggio mediatico per ENEL, e poi ci si fermi lì. Allora si che si saranno buttati via i soldi. Perchè è vero che il grosso del mercato per questo tipo di impianti è nel Nord Africa (ma non solo, si sta affacciando anche la Cina); ma se non si arriva a un minimo di base installata in casa non si può pretendere di andare a insegnare agli altri con vantaggi per l’export tecnologico. Il caso tedesco è particolare in quanto questo percorso è iniziato direttamente come collaborazione ispano-tedesca. Già da alcuni anni il Ministrero dell’Ambiente tedesco considera scenari di riferimento al 2050 in cui si arrivi a importare in Europa ben 450 miliardi di kWh/anno (450 TWh/anno) da impianti di questo tipo installati in Nord Africa, tramite collegamenti elettrici trans-mediterranei con cavi ad altissima tensione. Il più recente studio in merito è scaricabile: http://www.dlr.de/tt/trans-csp. Solo la Germania dovrebbe contribuire con una importazione di 80 TWh/anno. Senza considerare che la sponda sud del Mediterraneo a quell’epoca consumerà probabilmente più energia della sponda nord, visti i tassi di crescita demografica. La giustificazione di un simile atteggiamento è che poichè il problema della CO2 è un problema globale, l’ubicazione geografica degli impianti è indifferente rispetto al bilancio delle emissioni. Quindi, se arriveremo a importare più elettricità “verde” e meno gas avremo comunque un bilancio delle emissioni più favorevole. Se “disturba” l’idea di importare energia elettrica, si può anche dire che aumentando la quota solare nella sponda Sud creiamo un maggior margine per continuare a importare e bruciare gas nella sponda Nord. ____________________________________________________________________ Roma, 9/1/07 Caro Falchetta, prima di tutto mi lasci dire che mi fa piacere sentire finalmente la voce di un ricercatore dell’ENEA, che sia disposto ad accettare una discussione sui temi del proprio lavoro. Benvenuto tra coloro che non danno mai nulla per scontato e che cercano nella discussione e nel dialogo di capire a fondo la reale consistenza degli argomenti. In secondo luogo e prima di passare ad esaminare i numerosi punti da Lei esposti, mi faccia spendere due parole sulla “vis polemica”. A parte il fatto che non ritengo tale argomento di per sé negativo, naturalmente purché il discorso si svolga in modo corretto, devo far presente che tale atteggiamento è la diretta conseguenza del tono polemico e fazioso con cui è stato presentato l’argomento da parte di Report. Comunque non mi pare che il suo intervento sia del tutto esente dallo stesso atteggiamento. Vista la palese assenza di adeguati riferimenti al lavoro di ricerca dell’ENEA da parte di Report, mi sarei aspettato che a scrivere una nota di puntualizzazione fossero i ricercatori dell’ENEA nei confronti della trasmissione, magari con una giusta vis polemica. Ma ciò non è stato. Voglio anche chiarire subito che ho per Rubbia tutto il rispetto che un Premio Nobel merita, ma sono ugualmente convinto che sapere tutto sull’unificazione della forza elettrodebole, non significa affatto che ciò accrediti automaticamente l’eccellenza in altro tipo di competenze. A questo proposito Le posso citare un altro famoso Nobel, William Shockley, laureato per l’invenzione del transistor nel 1956, che è andato in giro per tutto il mondo per decenni tenendo conferenze sulla necessità per la razza bianca della eugenetica per conservare la primazia intellettuale. Naturalmente nessuno lo ha preso sul serio. Pertanto, mi sono permesso di avere qualche dubbio nella competenza di Rubbia sulle tecnologie solari, soprattutto dopo un suo articolo sull’Espresso di qualche anno fa, contrario al “fotovoltaico sulle vallate delle nostre Alpi”, dove si capiva chiaramente che confondeva i pannelli fotovoltaici con i collettori solari termici. Oppure quando in un seminario alla Casaccia ha escluso un futuro per la tecnologia delle celle fotovoltaiche, da lui vista come un complicato “kamasutra”. Poi ho osservato dall’esterno la sua gestione pluriennale dell’ENEA. Ma questo è un altro argomento. Veniamo ora ai commenti dei numerosi punti da Lei sollevati. 1) Rimango dell’avviso che Archimede non abbia nulla di realmente originale nella concezione impiantistica. La tecnica dell’accumulo del calore in sali fusi è stata ampiamente sperimentata nel circuito primario del Solar TWO negli anni 90. Il fatto di aver trasferito tale tecnica, oserei dire l’intero circuito, agli impianti a paraboloidi lineari costituisce sicuramente un cambiamento in questo tipo di impianti, di cui va dato merito all’ENEA, ma ciò, sul piano dell’architettura di sistema, non costituisce una innovazione tecnica originale rispetto al Solar TWO. Non contesto l’opportunità di sviluppare la ricerca sugli impianti solari termoelettrici, anche arrivando ad un prototipo di taglia significativa. Quello che ritengo sia stato e continui ad essere un errore, è l’aver presentato ai politici ed ai media Archimede come l’uovo di Colombo, la trovata del solito genio italico, a cui nessuno aveva mai pensato, che risolverà i problemi energetici (oltre ovviamente ad aver risolto qualche problema di installazione di centrali a gas dell’ENEL). 2) Il Progetto IEA-SSPS (Small Solar Power Systems) di Almeria è divenuto operativo nel 1981 ed ha funzionato fino al 1984. Si trattava di diversi impianti modulari con differenti tecnologie, di cui uno era a paraboloidi lineari ad olio diatermico con inseguimento sul solo asse verticale, esattamente come Archimede salvo il diverso fluido. La potenza nominale elettrica era di 500 kWe. Al termine dell’esperimento è stato redatto da DFVLR (Dornier tedesca), che gestiva l’impianto per conto dell’IEA, un rapporto conclusivo pubblicato nel maggio 1985, in cui erano contenuti tutti i risultati deludenti ottenuti a fronte delle specifiche tecniche di progetto. (IEA SSPS, Results of Test and Operation 1981-84, Colonia 1985) Si tratta di un lavoro molto significativo soprattutto per l’individuazione delle diverse cause fisiche che avevano determinato nei vari componenti e sistemi il deterioramento delle prestazioni. Tale impianto, assieme agli altri a torre centrale e specchi e a paraboloidi ad inseguimento su due assi, fu ceduto dall’IEA alla Spagna, che ne continuò l’esercizio fino ai nostri giorni, effettuando su di esso le ricerche migliorative che il rapporto indicava. Quindi gli attuali impianti spagnoli sono figli proprio di quell’esperimento, che pertanto non può essere classificato come un esperimento fallito. (Per Adrano il discorso è diverso, ma anche in questo caso andrebbe esaminato meglio ciò che fu fatto e, soprattutto, ciò che non si volle fare da parte dell’ENEL). Se posso aggiungere un piccolo commento, sono molto meravigliato che all’interno dell’ENEA non si conosca il rapporto su SSPS, che contiene numerosi ed utili suggerimenti, non letterari, ma derivati dall’esperienza. 3) La primazia nell’uso dei nitrati fusi. Mi pare di aver già risposto a questo nel punto 1. A commento del suo invito a considerare il bicchiere mezzo pieno, invece che mezzo vuoto, aggiungerò soltanto che per uno scienziato il bicchiere non è mai mezzo pieno o mezzo vuoto: esso è semplicemente riempito a metà. Infine la posizione dei ricercatori USA mi è ben nota, fin da quando al termine della sperimentazione su Solar TWO, dopo aver constatato la defaillance dell’efficienza ottenuta (8.5% contro il 17% preventivato), hanno proposto la soluzione dei problemi con lo scaling up dell’impianto da 10 a 200 MWe, che a loro appariva come la taglia minima per avere la competitività. Naturalmente il DOE si è guardato bene dal dare loro retta ed ancora stanno attendendo i finanziamenti. Col tempo le cose possono cambiare, chissà forse……. 4) Veniamo alle temperature di funzionamento di Archimede e alle questioni dell’efficienza. In tutti gli articoli pubblicati sull’argomento, (vedi ad esempio Notiziario ENEA 2/2003, 6/2005, 3/2006 e Rapporti REA 2003 e 2005, depliant illustrato “Energia solare termoelettrica a concentrazione” pubblicato nel 2002 a cura del Grande Progetto Solare Termodinamico dell’ENEA) la temperatura dei sali fusi è stata indicata come 550 °C e 290 °C. Pertanto il rendimento di Carnot relativo a tale salto termico è del 31.6%. Adesso apprendo da Lei che invece il salto termico è fra 238 °C e 538 °C e quindi Lei mi fa giustamente rilevare che il rendimento è di circa il 37%. Le do atto che rileggendo attentamente il Suo articolo su Le Scienze di novembre 2006, compaiono finalmente questi dati: essi mi erano sfuggiti ed ora ne prendo cognizione. Tuttavia, in tutti i prospetti tecnici evidenziati in riquadro precedentemente pubblicati nella rivista ufficiale dell’ENEA, in cui sono messi in risalto i dati d’impianto, come ad esempio nella descrizione dell’impianto data sul Notiziario 3/2003, o sul depliant illustrativo sopra citato, il salto di temperatura era ancora di 550-290°C. In tali prospetti veniva indicata tra le prestazioni un rendimento elettrico lordo pari, in un caso, al 45% e, nell’altro, al 42.3%, dati di per sé incongruenti tra loro perché si era in parità delle altre condizioni, ma soprattutto in contraddizione rispetto alla stima ideale del ciclo di Carnot. Rivedendo l’argomento oggi, alla luce delle Sue precisazioni circa l’uso dei cicli combinati, posso inferire che tale efficienza riguardasse soltanto lo stadio finale di trasformazione termoelettrica a prescindere dall’energia che poi deve essere impiegata per il mantenimento dei sali in fusione (autoconsumo). In un punto successivo, Lei ammette tranquillamente che c’è stato da parte ENEA un errore di comunicazione come se ciò non fosse da considerare grave. A parte l’incongruenza sopra evidenziata, nello stesso depliant già citato, che è stato distribuito in copiosa quantità ai media, è contenuta una grande perla di saggezza: si afferma testualmente che, “grazie all’accumulo di energia”, l’impianto “promette efficienze di conversione superiori e investimenti iniziali minori.” Si supera il principio di conservazione dell’energia! Infatti è cosa nota che, inserendo nel processo uno stadio di accumulo con le sue inevitabili perdite e l’aggiunta di costo, l’efficienza di conversione aumenta e i costi diminuiscono. Incredibile! A parte le battute che mi sono uscite da sole dalla penna, mi lasci dire che tali errori di comunicazione hanno contribuito non poco a creare confusione e disagio nell’ambiente di chi segue lo sviluppo delle fonti rinnovabili. Ad esempio, a parte il sottoscritto, il prof. Zorzoli, che non è uno sprovveduto, ha espresso pubblicamente tale disagio in un articolo apertamente contrario al progetto Archimede, lamentando proprio la mancanza di trasparenza nelle informazioni. Non Le pare che sia stato fuorviante pubblicare come numero per l’efficienza elettrica quel 45%? Poiché so che i ricercatori dell’ENEA non sono sprovveduti, perché si è omesso di pubblicare il dato dell’efficienza netta finale, lasciando circolare nell’opinione pubblica l’idea che l’efficienza dell’impianto fosse così alta? Dato l’implicito avallo di un Premio Nobel, io stesso ho dovuto sostenere estenuanti e vane discussioni con politici e giornalisti, per i quali l’efficienza dell’impianto era del 45% tout court, perché stava scritto nei documenti ENEA. Era inutile cercare di dimostrare che una tale efficienza non era fisicamente possibile a livello totale. L’argomento veniva chiuso sempre con la solita frase: “Caro dottore, parole sue, contro quelle di un Nobel”. Come accennato, in questi prospetti brillava per l’assenza l’indicazione più importante per una centrale energetica, l’efficienza annuale totale netta, quella, per intenderci, ottenuta facendo il rapporto tra l’energia solare totale incidente sull’apertura degli specchi e l’energia elettrica netta in uscita ai morsetti verso la rete. Le posso assicurare che, a mia conoscenza, tale dato non è mai comparso pubblicamente, prima del Suo lavoro su Le Scienze, in cui appare il fatidico 17.3%. Per inciso e a proposito, le faccio notare che il decimale in un numero che deriva dal prodotto di almeno 9 altri rendimenti, ciascuno affetto dai rispettivi errori di stima, appare un po’ spaesato, o devo pensare che la teoria della propagazione degli errori non significhi nulla. Comunque la stima analitica da me effettuata sui 9 stadi in cui può essere disarticolato il processo Archimede usando i dati sperimentali noti da letteratura per gli altri impianti in funzione, porta ad un valore più basso, praticamente coincidente con i risultati di esercizio degli impianti analoghi di Junction Kramer, che hanno dimostrato un’efficienza annuale media sul campo di circa il 12-14%. Si deve poi tenere presente che, pur essendo tale rendimento di tutto rispetto, ma ancora non a livello della competitività, esso è ottenuto nelle condizioni ideali del deserto della California, molto lontane da quelle dei migliori siti italiani. In ogni caso mi sembra che questa discussione intorno a valori di efficienza attuale del 13, 14, 17% sia un po’ oziosa, quando sappiamo bene che la tecnologia solare elettrica in Italia, che non ha zone desertiche assolate da colonizzare, può andare bene solo se e quando tali numeri vengano almeno raddoppiati: ciò a causa della enorme occupazione di territorio qualora si volesse produrre sul serio Mtep di energia e non solo esperimenti. Da questo punto di vista la speranza è alimentata proprio da quel kamasutra di celle fotovoltaiche a tripla giunzione, per le quali è stato conseguito recentemente il record di efficienza sperimentale per gli impianti a concentrazione pari al 40.7% ottenuta dalla Spectrolab a fine 2006 e certificata dal DOE. Anche se è ancora lontana l’applicazione industriale, tuttavia ciò autorizza a sperare che si possa ricavare 1 kW da ogni 2.5 mq di apertura del concentratore, contro i 6-8 mq del solare termodinamico attuale. Infine, senza voler cadere nell’equivoco di paragonare livelli tecnologici oggi esistenti, con le promesse future, si può facilmente dimostrare con un confronto sulla base delle attuali migliori prestazioni (efficienza del solare parabolic trough 17% e fotovoltaico a pannelli fissi 17%) che, nello stesso sito e a parità di area occupata dagli impianti, la produzione elettrica netta annuale del fotovoltaico è notevolmente più alta. Data la maggiore semplicità di funzionamento degli impianti fotovoltaici, la maggiore affidabilità, il minor impatto ambientale ed i minori costi di esercizio e manutenzione, mi rimangono pochi dubbi sulla scelta della tecnologia solare da applicare su larga scala in Italia, anche se personalmente posso capire lo scopo degli investimenti in ricerca nel solare termoelettrico in vista di un possibile business della esportazione degli impianti. 5) Per quanto riguarda il Cermet, non voglio aggiungere altro di diverso da quanto deriva dalla mia personale esperienza di tecnologo. Ho sperimentato numerosi materiali, deposti per sputtering sotto vuoto, per realizzare filtri ottici su supporto di quarzo da applicare al termofotovoltaico. La temperatura di funzionamento del filtro era prevista fino a 1000 °C, ma tutti i materiali deposti subivano, dapprima una sensibile alterazione della risposta ottica e poi un distacco meccanico dal quarzo non appena si raggiungevano i fatidici 550-600°C. Resto pertanto in attesa di vedere nella pratica su campo la validità del Cermet e soprattutto la sua affidabilità nel tempo (non dimentichiamo che stiamo parlando di impianti che devono operare per almeno 25 anni). 6) Mi fa molto piacere che finalmente esista un rapporto sull’attività dell’impianto della Casaccia. La ringrazio per l’indicazione che mi darà modo di aggiornarmi. Poiché abito relativamente vicino a questo impianto e passo di frequente sulla strada provinciale, posso solo dire che raramente l’ho visto in funzione. Da ciò deduco che si stiano conducendo misure di breve durata sui componenti e sul sistema. Spero che presto termini questa fase di messa a punto e sia possibile gestire l’impianto per produrre energia con continuità per lunghi periodi di tempo confrontabili con l’anno. Perché è questo l’esperimento cruciale da cui dipende la validità del Progetto Archimede. Il resto, concordo con Lei, è solo chiacchera. 7) Bisogna promuovere il solare termodinamico perché è tecnologia italiana e perché questo darà modo di esportare impianti soprattutto in Africa del Nord. Questo punto mi ha prodotto una potente sensazione di dejà vu. Lei dovrebbe conoscere meglio di me il risultato di questo discorso applicato alla nascente industria eolica italiana negli anni ’80 (Riva Calzoni, Aeritalia, oggi scomparse). E dovrebbe anche conoscere gli stessi risultati della promozione delle industrie italiane di fotovoltaico (Ansaldo Fotovoltaico, Enitecnologie, oggi scomparse). Non mi pare che le centinaia di miliardi di lire spesi per la promozione abbiano prodotto alcun risultato di rilievo. L’unica promozione che aveva prodotto un brevetto originale, di cui come ENEA mi sentivo orgoglioso, era stato il processo di produzione del silicio policristallino di grado solare realizzato presso l’Enitecnologie di Nettuno. L’ENI ha chiuso l’attività in Italia e il brevetto non è andato perso, solo che il silicio solare di Nettuno è oggi prodotto in Cina. Sarà pure che chi è stato scottato dall’acqua calda…. con quel che segue, ma mi lasci avere qualche dubbio sull’efficacia di questa politica, Mi auguro che questa volta l’esito possa essere diverso, anche se….. alcuni operatori interessati sono più o meno gli stessi di allora. Se però sgombriamo il campo da incentivi di tipo promozione industriale, sono d'accordo con Lei che il conto energia potrebbe essere esteso al solare termoelettrico, badando però bene a dimensionare l’incentivo in modo da non produrre effetti perversi sul territorio, come quelli, da Lei indicati con segno positivo, che stanno producendo i CV nell’eolico, dovuti agli investimenti dei Danesi, Tedeschi e Spagnoli (che fanno affari a scapito del paesaggio italiano). 8) Il discorso della produzione solare temoelettrica nel Nord Africa e del suo trasporto in Italia è in linea di principio affascinante, ma la sua realizzazione pratica è molto discutibile per via dei costi aggiunti e delle perdite di trasmissione lungo le linee. Si perderebbero in tali costi tutti i vantaggi ricavabili dalla maggiore insolazione locale. Tanto è vero che un tale progetto è stato proposto dai tedeschi per la produzione di idrogeno in loco ed il suo trasporto in Europa. Qui però siamo in un orizzonte temporale molto lontano su cui non sarebbe sensato dire alcunché. In conclusione, ritengo che gli argomenti da Lei addotti non possano giustificare il cambiamento della mia opinione circa la validità della tecnologia solare termoelettrica, non in assoluto, ma relativamente alla situazione italiana. Ciò non per un pregiudizio ideologico, ma per ragioni tecniche ed economiche rispetto alle altre opzioni rinnovabili che a mio giudizio sono più adatte alla nostra situazione socio- ambientale. Non sono affatto disposto ad accettare il discorso che dipinge le scelte da fare come “guerra fratricida” tra le opzioni disponibili. Purtroppo le risorse economiche disponibili sono sempre molto limitate e quindi la scelta s’impone. Il discorso del “volemose bene tutti” porta necessariamente ad una suddivisione a pioggia di tali risorse con il risultato di renderle inadeguate per ciascuna opzione. Occorre fare le scelte anche dolorose sulla base dello stato attuale delle tecnologie, dei risultati tecnici ed economici presenti e delle probabilità di prospettive risolutive dei nostri problemi energetici ed ambientali. Se vorrà conoscere meglio le basi tecniche del mio giudizio potrà consultare un mio articolo intitolato “Sistemi solari termoelettrici” pubblicato qualche tempo addietro sul sito www.aspoitalia.net Nel ringraziare per l’attenzione minuziosa dedicata al mio precedente intervento e nel dichiararmi sempre disponibile a discutere, anche di persona se vorrà, l’argomento, Le invio i miei migliori saluti Domenico Coiante |