A lungo relegati a mere dimostrazioni tecniche e a strutture R&D, gli impianti solari termici costruiti attorno a una torre centrale stanno compiendo una trasformazione verso siti di produzione a scala completa.

Gemasolar, nella Spagna meridionale, è all´avanguardia. Al fine di assicurare un funzionamento preciso e affidabile degli eliostati mobili dell´impianto che focalizzano la luce solare, il vasto apparato comprendente 2.650 specchi è stato equipaggiato con 5.300 robusti motoriduttori forniti da NORD Drivesystems.

La configurazione base dell´impianto Gemasolar consiste in una struttura a torre centrale con un´area recettore nel suo segmento superiore, un ciclo di circolazione liquido che include serbatoi di stoccaggio e scambiatori di calore per la generazione di potenza tramite una turbina adiacente e un apparato di unità a specchio che focalizzano i raggi del sole sul ricevitore. Tali specchi sono stati progettati in modo da potere ruotare e inclinarsi, in modo da assicurare che sull´area designata della torre venga riflessa la maggior quantità possibile di luce solare - dall´alba al crepuscolo, finché il sole rimane sull´orizzonte visivo nel corso del giorno.

NORD Drivesystems ha fornito 5.300 motoriduttori di tipo Nordbloc.1 per gli eliostati di Gemasolar. In ciascuna delle 2.650 unità a specchio piano, due di questi motoriduttori permettono movimenti a elevata precisione su due assi per seguire il percorso del sole.

Tenere il calore in scatola

Il sito Gemasolar si estende su un´area di 185 ettari per ospitare il vasto campo di eliostati. Gestito da Torresol, una joint venture fra il gigante dell´ingegneria spagnolo Sener Ingenierìa y Sistemas e Masdar, impresa per l´energia del futuro di proprietà dello stato di Abu Dhabi, Gemasolar è in assoluto il primo impianto CSP (a energia solare concentrata) su scala commerciale con tecnologia a torre centrale che implementa un sistema di stoccaggio del calore basato su sali fusi. Sali di nitrato liquefatti vengono pompati da un serbatoio di stoccaggio, passano attraverso la sezione ricevitore e assorbono l´impatto termico della radiazione solare altamente concentrata in quel segmento della torre. La temperatura del liquido che l´attraversa supera normalmente i 500ºC. Quando lasciano il recettore, i sali fusi passano attraverso uno scambiatore di calore dove si raffreddano nuovamente, mentre il vapore acqueo risultante aziona una turbina a vapore che alimenta un generatore. L´energia generata viene erogata sulla rete elettrica. E´ da notare soprattutto che il ciclo a sali fusi di Gemasolar incorpora una innovativa opzione di stoccaggio. Ogni volta che è presente una quantità di energia termica maggiore di quella che la turbina è in grado di convertire, l´energia in più viene stoccata deviando parte del flusso di sali fusi prima che il liquido raggiunga lo scambiatore di calore. Tenuto in uno speciale serbatoio, il mezzo bollente può essere utilizzato in un momento successivo quando è disponibile una radiazione solare insufficiente - o totalmente nulla - per il normale funzionamento dell´impianto.

Questa soluzione permette al sistema di generare potenza dal calore immagazzinato per un massimo di 15 ore, ad esempio durante lunghi periodi di cielo nuvoloso o anche al buio. Il totale risultante di 6.500 ore di funzionamento produttivo all´anno rende questo impianto molto più efficiente degli impianti a energie rinnovabili più convenzionali che dipendono totalmente da condizioni variabili.

Sempre verso il sole

La concentrazione della luce solare è ottenuta mediante 2.650 specchi piani, che puntano tutti continuamente verso la stessa regione del ricevitore sull´unica torre centrale dell´impianto. Dati le dimensioni, il peso e la forma di queste unità specchio, ciascuna di esse dipende da una potente, solida e robusta soluzione di azionamento per assicurare l´inseguimento affidabile del sole. Ovviamente, questa è un´applicazione esposta ad altissime temperature ambientali, quindi tutte le apparecchiature utilizzate devono essere fabbricate in modo da sopportare tali condizioni. Inoltre, ogni eliostato ha una superficie piana di circa 120 m², che lo rende marcatamente suscettibile ai forti venti, per non citare le tempeste, che si verificano naturalmente di tanto in tanto. Comunque, il corretto funzionamento degli eliostati e della centrale nel suo insieme è assicurato in tutte le condizioni atmosferiche, tranne le più estreme. A tale fine, i motoriduttori collocati all´interno dell´apparato di specchi giocano una parte strumentale. Gli eliostati di Torresol sono equipaggiati con motoriduttori serie Nordbloc.1 taglia 5. Rispetto alle precedenti generazioni della stessa taglia di soluzioni con guscio monoblocco, questi sistemi sono adatti per forze molto maggiori di prima. Le opzioni di montaggio sono particolarmente pratiche, permettendo il montaggio diretto sul motore, economicamente conveniente, o il fissaggio di leggeri adattatori IEC salvaspazio molto corti. La ventilazione è assicurata in tutte le posizioni di montaggio. I gusci in alluminio dei riduttori offrono una robusta, naturale protezione contro la corrosione appena fuori dalla scatola, senza richiedere una verniciatura di finitura. Basati su progetti ottimizzati tramite FEM, questi modelli sono non solo più robusti, ma anche considerevolmente più leggeri dei loro predecessori. Per i riduttori fino alla taglia 6, il design Unicase permette il montaggio di cuscinetti più grossi - le unità sopportano quindi maggiori carichi a sbalzo, o durano di più sotto un dato carico. Per condizioni ancora più severe rispetto alle alte temperature e alle avverse condizioni ambientali, sono disponibili versioni Atex di tutti i tipi.