Il fluido termovettore si riferisce a una miscela progettata di sostanze chimiche che raccolgono e trasportano il calore. Questi fluidi sono una delle tecnologie chiave che rendono possibile la generazione elettrica da un sistema di energia solare a concentrazione (CSP). Nella scelta di un fluido termovettore adatto devono essere determinati più criteri operativi.
Nei sistemi di energia solare a concentrazione (CSP), una tecnologia avanzata di energia solare, l’energia luminosa viene convertita in calore. Questa è una distinzione dagli schemi di energia solare fotovoltaica, in cui l’energia luminosa, catturata dalle celle fotoelettriche, produce direttamente elettricità. In un processo CSP, la luce è concentrata da specchi che focalizzano la luce solare riflessa sui ricevitori, tubi attraverso i quali viaggia il fluido termovettore. I fluidi caldi vengono quindi convogliati alla centrale di generazione di energia.
Una configurazione CSP utilizza specchi parabolici disposti in file eccezionalmente lunghe che sembrano le lame di grandi spazzaneve autostradali. Il fluido termovettore viaggia lungo i centri orizzontali degli specchi, guadagnando calore mentre si sposta da uno specchio all’altro. Altre configurazioni utilizzano specchi piatti circolari che focalizzano la luce su ricevitori infilati sopra gli specchi. Spesso i sistemi hanno una funzione di inseguimento solare, in cui gli specchi possono seguire il movimento del sole nel cielo.
Il fluido caldo viene pompato in una centrale elettrica a turbina a vapore. Lì, il fluido riscalda l’acqua, prendendo il posto del combustibile nella tradizionale stazione elettrica a combustibili fossili. Il circuito dell’acqua bollente è identico, fatta eccezione per la variazione nella progettazione dello scambiatore di calore tra il fluido termovettore e l’acqua. Non c’è bisogno di un collettore del gas e meccanismi di scarico.
L’uso del fluido termovettore è notevole per due ragioni. In questo schema non veniva consumato carburante; l’energia proveniva dalla luce del sole. Non ci sono quindi sottoprodotti della combustione da trattare. CSP ha i vantaggi del combustibile solare degli impianti fotovoltaici, ma può potenzialmente raggiungere maggiori efficienze e maggiori rendimenti elettrici.
In secondo luogo, il calore veniva letteralmente convogliato da un luogo all’altro. Gli ingegneri in genere pensano che il calore sia un prodotto di scarto o un sottoprodotto, ma non il vettore di energia. Il calore conduce così facilmente attraverso le pareti dei tubi e il lavoro dei condotti, non può essere facilmente trasportato ed è utilizzato al meglio nel sito di generazione. L’uso di fluidi termovettori avanzati rende fattibile il trasporto del calore.
I fluidi per il trasferimento di calore devono essere progettati con cura per avere un’elevata capacità termica, un’elevata stabilità termica e un’ampia gamma di temperature di esercizio. Devono rimanere liquidi o mantenere proprietà compatibili con il sistema come gas. Un tipico fluido termovettore ha specifiche operative da 12oC a 400oC (da 54oF a 752oF).