Il nuovo database punta i riflettori su decenni di ricerca sugli specchi solari

Il National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti si sta preparando a svelare un database contenente i risultati degli esperimenti di esposizione sui riflettori solari condotti per più di quattro decenni. Il database dei materiali degli specchi solari (SMMD) disponibile al pubblico conterrà informazioni provenienti da migliaia di campioni di specchi solari provenienti da più di un centinaio di fornitori che sono stati sottoposti a test all’aperto e in ambienti di laboratorio.

Tipicamente utilizzati per concentrare l’energia solare-termica, questi specchi sono stati installati e testati a Phoenix, Miami, e nel campus NREL a Golden, Colorado. Le informazioni contenute nella SMMD risalgono al 1980 e forniscono informazioni su come i diversi materiali utilizzati negli specchi si degradano nel tempo.

I dettagli sulla SMMD sono contenuti in un nuovo articolo, “Compilazione di un database dei materiali degli specchi solari e analisi dell’esposizione e del degrado naturale e accelerato dello specchio”, pubblicato nel Giornale di ingegneria dell’energia solare. L’articolo raccoglie anche decenni di dati di misurazione in un’analisi statistica.

Tucker Farrell, ingegnere ricercatore presso NREL e autore principale dell’articolo, ha affermato che il database può essere utilizzato per guidare lo sviluppo di test accelerati, la progettazione di riflettori solari e la produzione dei dispositivi.

“L’energia solare-termica concentrata si presenta in varie forme. Hai trogolo parabolico, torre, Fresnel, parabola e altri, ma è tutta la stessa idea. Vuoi riflettere l’energia solare e concentrarla in un unico punto e catturare il calore”, ha detto Farrell.

I coautori di Farrell di NREL sono Yue Cao, Daniel Celvi, Christa Schreiber e Guangdong Zhu. Il sito web contenente la SMMD dovrebbe essere online entro la fine dell’anno.

L’SMMD contiene più di 2.000 campioni e oltre 100.000 misurazioni. Un dato esperimento può includere più campioni testati in una determinata condizione e durata di esposizione. Ad esempio, i ricercatori hanno trovato una forte correlazione tra quattro mesi in condizioni di test accelerato rispetto a nove mesi all’aperto. I risultati suggeriscono che per una modellazione accurata sono necessarie esposizioni di lunga durata utilizzando l’attrezzatura di laboratorio. I dati sperimentali sull’esposizione esterna a lungo termine sono considerati uno dei principali vantaggi della SMMD.

I ricercatori traggono vantaggio dalla raccolta di dati da tre diverse condizioni ambientali. Gli specchi testati a Phoenix sono stati esposti all’umidità più bassa, alla temperatura giornaliera più alta e alla più grande differenza di temperatura nell’arco di un anno. Il sito di test a Miami aveva l’umidità più alta ma una temperatura relativamente stabile. Golden ha avuto la temperatura media più bassa ma una grande differenza di temperatura.

Gli specchi sono realizzati con una combinazione di materiali, come vetro e alluminio, polimero e argento, oppure vetro e argento. Gli specchi solari si degradano o perdono parte della loro riflettività, ma le cause sottostanti variano. La colpa potrebbe essere la corrosione, le microfratture e le vaiolature, ma anche una combinazione di cambiamenti chimici e fisici sul riflettore. I ricercatori hanno notato che la caratterizzazione e il collegamento delle ragioni del degrado alle questioni ambientali potrebbero produrre modelli accurati basati sul riflettore stesso e sulla regione per la quale è stato progettato. Ad esempio, lo specchio ottimale per un clima secco con sabbia grossolana può differire sostanzialmente da uno destinato ad essere utilizzato in un clima costiero con elevata umidità e sali presenti nell’aria.

Il Solar Energy Technologies Office del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha finanziato la ricerca.

NREL è il principale laboratorio nazionale del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti per la ricerca e lo sviluppo di energie rinnovabili ed efficienza energetica. NREL è gestito per DOE dall’Alliance for Sustainable Energy LLC.

Comunicato stampa da NREL.