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Accumulare l'energia termica solare utilizzando l'idrossido di sodio

Con l’obiettivo di realizzare per il futuro un riscaldamento energetico completamente sostenibile, l’Empa, il laboratorio svizzero che si occupa di scienza dei materiali e tecnologia, sta sperimentando la tecnologia in grado di accumulare calore durante l’estate per poi utilizzarlo durante l’inverno.

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Con l’obiettivo di realizzare per il futuro un riscaldamento energetico completamente sostenibile, l’Empa, il laboratorio svizzero che si occupa di scienza dei materiali e tecnologia, sta sperimentando la tecnologia in grado di accumulare calore durante l’estate per poi utilizzarlo durante l’inverno.
 
Il lavoro è iniziato nel 2012 nell’ambito del COMTES, progetto di ricerca europeo sullo storage di energia termica, ed ha visto la realizzazione di vari prototipi.
L’accumulo termico, messo a punto dall’Empa, si basa sulle proprietà del composto di idrossido di sodio NaOH. L’aggiunta di acqua all’idrossido di sodio genera una reazione chimica esotermica, ossia che produce calore. L’alta igroscopicità del composto e la capacità di assorbire vapore acqueo fanno sì che il calore di condensazione ottenuto come risultato contribuisca a riscaldare ulteriormente la soluzione.
 
Viceversa, fornendo energia termica (raccolta dal sole, per esempio) all’idrossido di sodio diluito con acqua, l’umidità evapora rapidamente, aumentando la concentrazione e quindi memorizzando efficacemente l’energia fornita. La “carica termica” dell’idrossido non subisce decadimento nel tempo e può quindi essere conservata per molti mesi (anche anni). Quando si andrà a diluire nuovamente l’idrossido, esso rilascerà il calore accumulato.
 
L’Empa ha condotto numerosi test per individuare i valori ottimali di concentrazione di NaOH e di temperatura di ingresso/uscita dell’acqua, che massimizzano la capacità termica dell’idrossido di sodio ed è risultato che:
  • una soluzione di NaOH al 50%, attraversando lo scambiatore, si “scarica” diluendosi fino ad ottenere una soluzione concentrata al 30% e riscaldando l’acqua fino a circa 50 °C.
  • per “caricare” l’idrossido si riutilizza la soluzione scarica concentrata al 30% e si impiega acqua a 60 °C (riscaldata, ad esempio, impiegando un collettore solare). L’acqua contenuta nella soluzione diluita evapora, il vapore è prelevato e condensato. Il calore ottenuto dalla condensazione è a sua volta accumulato in una sonda geotermica. La soluzione di idrossido è nuovamente concentrata al 50%, “caricata” dall’energia termica. L’efficienza finora raggiunta dal processo è del 59%.

Attualmente l’Empa è alla ricerca di partner industriali per permettere l’applicazione di questa tecnologia negli edifici. Il prossimo prototipo del sistema ad accumulo con idrossido di sodio potrebbe essere utilizzato in NEST, l’edificio che ospita ricerche nel settore dell’edilizia sostenibile.