Cicli termochimici per la produzione di combustibili solari mediante solare termico a concentrazione

Nello scenario attuale, la transizione energetica, da un sistema produttivo basato principalmente sui combustibili di origine fossile ad un nuovo sistema alimentato dalle energie rinnovabili adottando tecniche sostenibili, è un passaggio obbligato e non posticipabile e, negli ultimissimi anni, l’impegno delle istituzioni statali, sovrastatali e dei principali attori del settore ha mostrato segnali di maggiore concretezza rispetto al passato. I processi termochimici possono essere utilizzati per la conversione di calore ad alta temperatura in combustibili solari accumulabili e trasportabili quali l’idrogeno ed il syngas. A questo scopo, le tecnologie ideali per alimentare tali processi sono quelle solari a concentrazione sia per quanto riguarda l’aspetto della sostenibilità che per il soddisfacimento di vincoli tecnici come le elevate temperature necessarie. Dall’analisi della letteratura risulta che la scissione termochimica dell’acqua e dell’anidride carbonica possa avere le potenzialità per realizzare nel lungo termine la produzione su larga scala di combustibili solari. Tra i numerosi cicli termochimici presentati, quelli ad ossidi metallici hanno dimostrato buone produttività di combustibile, buona stabilità termochimica, e sufficiente semplicità di realizzazione delle tecnologie necessarie. I principali cicli ad ossidi metallici, descritti in questo elaborato, sono basati sulle coppie ZnO/Zn per quanto riguarda il caso dei volatili e sulle coppie 〖Fe〗_3 O_4/FeO, sulle ferriti miste, sui cicli non stechiometrici dell’ossido di cerio e delle perovskiti per i non volatili. Nella seconda parte di questo elaborato sono riportati i risultati dell’analisi sperimentale termogravimetrica per il ciclo ad ossidi di ferro, articolata in una due prove isoterme cicliche, la prima delle quali focalizzata sulla fase di riduzione in cui l’ossidazione è stata condotta in presenza di aria, e la seconda volta ad analizzare la producibilità di monossido di carbonio in cui la riduzione è stata facilitata introducendo idrogeno in bassa percentuale. Successivamente, si è voluta analizzare, mediante simulazioni numeriche, la fattibilità dell’accoppiamento, per quanto riguarda la potenza depositata sul ricevitore ed il campo di temperatura prodotto, di un disco solare parabolico con il ciclo ad ossidi di ferro.