Le potenzialità del sale per accumulare e trasferire energia

sale - Foto di Armin HanischScaldato a temperature superiori i 1500 gradi Fahrenheit, pari a 816 gradi Celsius, il sale fonde passando dallo stato solido allo stato liquido. In queste condizioni può agire sia come refrigerante sia come agente immagazzinatore di calore.

Un team di ricercatori della University of Wisconsin Madison, mentre indagavano le proprietà dei minerali per scopi energetici,  hanno scoperto che il sale mostra buone potenzialità per lo stoccaggio dell’energia.

Questa scoperta potrebbe aprire nuove prospettive soprattutto nel campo delle fonti energetiche rinnovabili.

Le fonti di energia solare ed eolica sono tra le principali risorse energetiche alternative e da tempo l’uomo sta cercando di mettere a punto sistemi efficaci ed efficienti per catturare e immagazzinare l’energia prodotta dalle fonti naturali.
Attualmente il principale limite del solare e dell’eolico sta nel fatto che sono fonti energetiche discontinue e questo si traduce nella necessità di trovare un metodo per stoccare l’energia con lo scopo di poterla sfruttare quando nel cielo non brilla il Sole o quando non soffia il vento.

Questa intermittenza nella disponibilità energetica è un ostacolo che i ricercatori stanno cercando di superare attraverso nuove soluzioni tecnologiche.

Le fonti rinnovabili si potranno sviluppare fino ad arrivare a rimpiazzare le attuali fonti energetiche fossili solo mediante lo stoccaggio efficiente dell’energia.

I ricercatori della University of Wisconsin Madison puntano sulle proprietà del sale come potenziale immagazzinatore di energia.

Simile al sale da cucina, il sale fuso si presenta inizialmente come cristalli grandi quanto un chicco di pepe.

“Il sale fuso ha numerosi vantaggi, ha grandi capacità sia di stoccare il calore sia di trasferirlo poiché mostra una buona conducibilità, ha un buon calore specifico e elevata densità. Tutte proprietà che lo rendono un possibile candidato come materiale capace di trattenere o trasferire energia sotto forma di calore” spiega Kumar Sridharan professore di ingegneria fisica presso la University of Wisconsin Madison.

Partendo da queste basi, il sale potrebbe presto entrare come componente in numerose applicazioni che vanno dalla concentrazione dell’energia prodotta dal Sole e dai reattori nucleari fino al recupero degli idrocarburi e la ripartizione della biomassa.

“Solo recentemente abbiamo iniziato a valutare la possibilità di usare i sali per stoccare l’energia, e stiamo provando diverse combinazioni di sali binari e ternari oltre a miscele di più costituenti che offrono diversi vantaggi” afferma Mark Anderson ricercatore di ingegneria fisica presso la University of Wisconsin Madison.

Ad oggi i ricercatori hanno condotto 5 anni di studi dedicati alle proprietà del sale fuso.
La ricerca ha coinvolto tre diversi laboratori che hanno esaminato e misurato le proprietà del sale di trasferire il calore, hanno determinato la miscela ottimale di sali per le differenti applicazioni ed hanno sviluppato materiali e rivestimenti capaci di resistere alla corrosione del sale anche a temperature estremamente alte.

I ricercatori stanno lavorando con un sale che si fonde a circa 220 gradi Fahrenheit (104 gradi Celsius) e il loro obiettivo è di trovare sali che fondono a temperature più basse mantenendo intatta la stabilità a elevate temperature.

“Potrebbe sembrare strano parlare di qualcosa che fonde a 212 gradi Fahrenheit (100 gradi Celsius) e svolge l’azione di un refrigerante, ma un reattore e un sistema ad energia solare possono operare in condizioni di efficienza a 1600 gradi Fahrenheit (871 gradi Celsius) perciò il nostro sale fonde a temperature basse se paragonate a quelle di esercizio” afferma Anderson.

Nelle applicazioni solari, il sale fonde nel collettore appena viene scaldato dai raggi del Sole. Uno scambiatore converte il calore presente nel sale in vapore o in un gas ad alta temperatura capace di far muovere una turbina per generare elettricità.

Nelle applicazioni nucleari, i sali liquidi sono più versatili e agiscono come refrigerante per strappare il calore dal combustibile nucleare e generare elettricità oppure agiscono come ambiente di processo ad alta temperatura favorevole per sostanze chimiche e prodotti industriali. Inoltre, i sali fusi sono utili in un processo elettrochimico per separare le scorie nucleari consentendo il riciclo dei componenti del combustibile.

Per l’estrazione del petrolio alcune compagnie stanno valutando la fattibilità di realizzare raffinerie più ecocompatibili dove potrebbero impiegare il calore stoccato nel sale fuso per riscaldare il suolo circostante il punto di estrazione.
“Si potrebbe scaldare lo scisto bituminoso e cercare di estrarre il petrolio e i prodotti affini presenti in profondità senza scavi eccessivamente invasivi” spiega Anderson.

I ricercatori stanno studiando anche come il cloruro di sodio a elevate temperature possa abbattere la biomassa per formare un “syngas” un gas naturale sintetico che getta le basi per i prodotti bio-petroliferi. “La biomassa potrebbe essere impiegata come fonte energetica alternativa su larga scala per produrre biogas e biodisel” afferma Anderson.

Le caratteristiche e le potenzialità del sale fuso spingono i ricercatori della University of Wisconsin Madison a credere fermamente che tale composto sarà il punto di partenza per la crescita delle fonti energetiche alternative.

Serviranno comunque ulteriori studi per capire come impiegare nel modo più efficiente i materiali, per approfondire le conoscenze sulle proprietà del sale di stoccare e di trasferire il calore e per capire a fondo le proprietà chimiche del sale. Solo a questo punto il sale potrà essere impiegato su larga scala per numerose applicazioni in campo energetico.