Nel cuore dell’Australia, presso il Newcastle Energy Centre del CSIRO, è stato sviluppato un reattore solare con tecnologia beam-down che rivoluziona la produzione termochimica di idrogeno. Questo progetto unisce un vecchio principio ottico con materiali innovativi, puntando a una generazione d’idrogeno più efficiente e sostenibile. Il sistema sfrutta la concentrazione della luce solare ad alta temperatura per attivare reazioni chimiche con minor consumo energetico.
Come funziona la tecnologia beam-down nel campo energetico
Il principio alla base di questo reattore si fonda sulla concentrazione della luce solare per ottenere energia termica ad alta temperatura. Una serie di eliostati, ovvero specchi orientabili, riflette la luce del sole verso la cima di una torre centrale. Qui, invece di distribuire la luce in diverse direzioni, un sistema di specchi secondari la dirige verso il basso, direttamente sull’area di reazione o sul fluido termovettore.
Il principio beam-down e l’ottica cassegrain
Questo metodo, chiamato beam-down, si ispira all’ottica del riflettore Cassegrain, comunemente utilizzato nei telescopi. La direzione verso il basso del fascio luminoso riduce la complessità meccanica degli impianti, dato che il fluido termovettore si riscalda vicino al suolo, senza dover essere pompato lungo tutta l’altezza della torre. Questo abbassa i costi di esercizio e migliora la sicurezza, evitando il rischio di perdite o guasti durante il trasporto del fluido a grandi altezze.
Un altro vantaggio del design beam-down consiste in una struttura più compatta e meno alta rispetto ai sistemi tradizionali a concentrazione solare. La minore altezza consente di contenere i materiali e riduce l’impatto visivo. L’applicazione è ormai consolidata nelle centrali termodinamiche, ma si fa strada anche nel settore della produzione di idrogeno tramite scissione termochimica dell’acqua.
Dal giappone all’australia: l’integrazione della ceria drogata
Il reattore all’avanguardia realizzato dal CSIRO integra una tecnologia sviluppata dall’Università di Niigata in Giappone: le particelle di ceria drogata. Questa sostanza è un ossido di cerio modificato per migliorare le proprietà redox, cioè la capacità di assorbire e rilasciare ossigeno a temperature inferiori rispetto alla ceria tradizionale.
Il ciclo redox della ceria drogata
La scissione termochimica dell’acqua si svolge in due fasi: in una prima, l’ossido metallico riduce la sua ossidazione rilasciando ossigeno; nella seconda, viene riossidato grazie al vapore acqueo, liberando idrogeno. L’utilizzo della ceria drogata permette di svolgere l’intero processo a temperature più basse, rendendo il ciclo più efficiente e meno dispendioso in termini di energia.
Per la prima volta, queste particelle sono impiegate in un impianto dimostrativo su scala reale. Il professor Tatsuya Kodama, responsabile della ricerca giapponese, ha sottolineato che “grazie a questo materiale la produzione di idrogeno triplica rispetto a metodi standard”. I dati raccolti serviranno a migliorare ulteriormente la composizione e la stabilità delle particelle, puntando a un’ulteriore ottimizzazione del processo.
Risultati e potenzialità del nuovo reattore solare beam-down
Il progetto realizzato in Australia ha già eseguito con successo un intero ciclo di produzione termochimica dell’idrogeno. La luce solare viene concentrata e riflessa sul reattore, dove avviene la scissione dell’acqua, poi l’idrogeno viene raccolto e monitorato. Il sistema ha dimostrato un’efficienza solare-idrogeno superiore al 20%, un dato significativo per una tecnologia ancora in fase sperimentale.
Opinioni dagli esperti csiro
Jin-soo Kim, capo progetto del CSIRO, ha spiegato che il reattore con design beam-down offre un equilibrio tra semplicità costruttiva e prestazioni elevate. Pur non essendo ancora pronto per applicazioni industriali su vasta scala, il dispositivo mostra risultati promettenti in condizioni operative moderate. Kim ha evidenziato che, “con continui miglioramenti, questa tecnologia potrebbe competere con l’elettrolisi sia per costi che per rendimento.”
L’impianto australiano segna un passo avanti per la produzione di idrogeno pulito con metodi termochimici alimentati da energia solare diretta. Questo sviluppo si inserisce in una più ampia ricerca di soluzioni energetiche sostenibili, cruciali per la decarbonizzazione dell’industria pesante e per ridurre la dipendenza da fonti fossili.
