Ricerca e innovazione sul solare termico: il futuro si costruisce in Europa

Su cosa si concentra, l’attività di ricerca e innovazione sul solare termico, per dare slancio al suo futuro? Più di una risposta passa dall’attività della European Solar Thermal Technology Platform (ESTTP), che riunisce rappresentanti di aziende, associazioni e istituti di ricerca coinvolti nel settore solare termico ed è gestito dall’associazione solare termica di Bruxelles, Solar Heat Europe. ESTTP è parte integrante della European Technology and Innovation Platform on Renewable Heating and Cooling (RHC – ETIP).

Lanciata nel 2005, alla seconda conferenza europea sull’energia solare termica, ESTTP rappresenta un’importante pietra miliare nell’evoluzione della tecnologia solare termica. Il panel riunisce rappresentanti di aziende, associazioni e istituti di ricerca coinvolti nel settore solare termico ed è gestito dalla Solar Heat Europe.

L’attività dell’ESTTP

La Piattaforma europea per la tecnologia e l’innovazione sul riscaldamento e raffreddamento rinnovabili riunisce le parti interessate dei settori della biomassa, della geotermia, del solare termico e delle pompe di calore per definire una strategia comune finalizzata ad aumentare l’adozione delle tecnologie di energia rinnovabile per il riscaldamento e il raffrescamento.

Presidente dell’ESTTP e anche della European Technology and Innovation Platform on Renewable Heating and Cooling (RHC – ETIP) è l’italiano Marco Calderoni.

Il gruppo di lavoro sul solare termico, da lui presieduto, ha predisposto una relazione per individuare le priorità di ricerca tecnologiche dedicate al futuro del solare termico e per definire le call di Horizon Europe, il programma quadro dell’Unione europea per la ricerca e l’innovazione per il periodo 2021-2027. Horizon Europe è il più vasto programma di ricerca e innovazione transnazionale al mondo, con una dotazione finanziaria complessiva di 95,5 miliardi di euro. Finanzia attività di ricerca e innovazione – o attività di sostegno a R&I – e lo fa principalmente attraverso inviti a presentare proposte (call for proposals) aperti e competitivi.

«Abbiamo predisposto un documento, lo scorso dicembre, in cui abbiamo presentato le nostre priorità per le attività di ricerca e innovazione sul solare termico, quale aggiornamento recente delle Strategic Guidelines», illustra Calderoni.

In esso trovano spazio quattro temi:

• ricerca sui collettori, compreso i pannelli solari ibridi (PVT – Photovoltaic Termal)
• sistema e applicazioni
• building integrated solar thermal (BIST)
• impianti di grandi dimensioni (industria e teleriscaldamento)

Ricerca e innovazione sul solare termico: focus sui collettori

Un elemento prioritario, in termini di stanziamenti riguardanti la ricerca sui collettori, è il PVT. In questo senso, l’interesse è concentrato sulla progettazione di questi sistemi ibridi fotovoltaici e termici, in grado di produrre contemporaneamente energia termica ed elettrica, catturando e convertendo le radiazioni solari rinnovabili in forme utilizzabili.

La convivenza tra fotovoltaico e solare termico è uno degli elementi su cui lavorare particolarmente, date le opportunità, ma anche gli elementi critici e i limiti tecnologici (primo tra tutti, il calore).

«Il PVT è una soluzione tecnologica che evidenzia degli elementi di interesse sia per il residenziale sia nell’industriale, negli ambiti in cui si richiede calore a bassa temperatura. È una tecnologia relativamente recente che ha degli spazi potenziali di applicazione, anche per quanto riguarda l’aspetto economico», afferma Calderoni.

L’attenzione alla circolarità

Sempre in tema di ricerca e innovazione sul solare termico, in particolare sui collettori, il gruppo di lavoro ha evidenziato un altro aspetto riguardante la circolarità, elemento di interesse per le potenziali applicazioni riguardanti il riciclo completo dei componenti tecnologici.

I materiali innovativi assumono interesse, specie sulla parte degli assorbitori. Il focus si concentra per lo più sui materiali polimerici, mentre per i serbatoi di accumulo termico «si guarda con interesse ai materiali a cambio di fase (PCM e TCM). Più embrionale, specie su progetti di ricerca a basso technology readiness level, ci sono anche sviluppi di ricerca sui nanomateriali per applicazioni PVT avanzate».

Anche il fattore sostenibilità economica è contemplato, sotto forma di possibili alternative efficaci. Tra queste si segnala l’attenzione sulla maggiore automazione manifatturiera, con maggiore impiego della robotica.

Infine l’offsite manufacturing è contemplato nelle attività di ricerca e innovazione sui collettori.

«L’aspetto relativo all’efficienza non è stato messo tra le attività di ricerca perché il solare termico è una delle soluzioni con grado più elevato di efficienza media. È noto che i pannelli solari termici possono raggiungere un’efficienza media anche dell’70%».

Sistema

Per quanto riguarda la parte di sistema si concentra l’attenzione sul miglioramento della combinazione tra solare termico / PVT con la pompa di calore. «Si pone molta attenzione, a tale proposito, sui sistemi di controllo che siano in grado di ottimizzare la produzione combinata, rendendo più conveniente l’una o l’altra fonte di produzione e di erogazione energetica», segnala Calderoni.

Sempre sul sistema, legato al controllo, si guarda alle potenzialità applicative dell’intelligenza artificiale e cloud based, in modo da semplificare la raccolta dati, oltre agli aspetti riguardanti il wheather forecasting, per ottimizzare l’impiego in base alle previsioni meteo.

A questi si aggiunge, come potenzialità ancora di ricerca spinta, lo sviluppo del solare termico per generare solar fuels, combustibili prodotti mediante energia solare.

Sempre a livello di sistema, un ultimo filone di ricerca e innovazione sul solare termico cui si guarda con attenzione riguarda il tema della possibilità di rendere disponibili al mercato dati di monitoraggio validati da soggetti terzi.

Building integrated solar thermal

Nel campo di ricerca riguardante l’applicazione residenziale del solare termico, di forte attualità ci sono le potenzialità applicative delle facciate multifunzionali integrate (BIST).

«Su questo fronte, l’idea è di spostarsi su tecnologie integrate in facciata, su cui diventa fondamentale la progettazione e realizzazione offsite». Il principio è analogo al BIPV, per quanto riguarda le potenzialità applicative e l’idea di conciliare entrambe le tecnologie è sensibile.

Impianti dimostrativi

Il gruppo di lavoro ha richiesto che nella attività di ricerca e innovazione sul solare termico finanziate ci siano anche fondi per la realizzazione di qualche impianto dimostrativo.

Un aspetto su cui rivolgere attenzione riguarda la necessità di modelli di business, insieme alla opportunità di lavorare per mettere a punto soluzioni per accumuli sempre più economici, ottimizzandoli anche per diverse esigenze, dal serbatoio ad accumulo per necessità giornaliere o limitate nel tempo alle soluzioni di accumulo stagionale.

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