Brevettato dall’ENEA, il tubo ricevitore è uno dei cardini del Progetto Solare Termodimamico che l’istituto di ricerca italiano ha avviato nel 2001, sulla base della spinta e delle intuizioni dell’allora presidente Carlo Rubbia. Questo componente fondamentale della tecnologia Enea di raccolta e accumulo di calore solare ad alta temperatura è costituito da un tubo assorbitore d’acciaio coassiale con un involucro esterno di vetro, all’interno del quale viene realizzato il vuoto (pressione di progetto all’interno della cavità tra i tubi d’acciaio e di vetro pari a 10-4 mbar).
Un rivestimento di materiale cermet spettralmente selettivo, deposto con tecnica di sputtering sulla superficie esterna del tubo d’acciaio, assicura il massimo assorbimento della radiazione solare (circa 95%) e la minima emissione di energia termica per irraggiamento (10% di emissività a 400°C e 14% a 550°C), consentendo di raggiungere una temperatura massima di esercizio della miscela di sali fusi che circola all’interno del tubo d’acciaio pari a 550°C. Il materiale cermet ha una elevata stabilità chimico-fisica con la temperatura, garantita fino a un valore massimo di esercizio del tubo d’acciaio di 580°C. Il tubo esterno di vetro ha la duplice funzione di proteggere il cermet dal contatto con l’aria e di ridurre al massimo lo scambio termico tra i tubi d’acciaio e di vetro, massimizzando l’efficienza di assorbimento dell’energia solare. Il collegamento tra i tubi d’acciaio e di vetro è realizzato con due giunzioni vetro-metallo a tenuta di vuoto e due soffietti di compensazione delle dilatazioni termiche differenziali tra acciaio e vetro. Sebbene il processo di fabbricazione del tubo ricevitore sia già a livello di produzione industriale, la ricerca su materiali e nuove tecnologie è continua, per migliorare l’efficienza di raccolta di calore ad alta temperatura, l’affidabilità strutturale del rivestimento di vetro e ridurre i costi di produzione.
L’ingegneria del tubo ricevitore riguarda diversi aspetti:
- L’ottimizzazione della composizione e delle tecniche di deposizione del coating selettivo;
- Il trattamento antiriflesso del vetro;
- Il miglioramento dell’affidabilità della giunzione tra vetro e metallo;
- La compensazione delle dilatazioni termiche differenziali;
- L’automazione del processo di assemblaggio e di controllo di tenuta del vuoto;
- La qualificazione mediante prove di laboratorio e su impianto sperimentale;
- L’elaborazione di norme tecniche per la produzione industriale.
Rispetto ai competitors internazionali, il tubo ricevitore ENEA ha prestazioni superiori: è garantito per una temperatura di esercizio di 550 °C ma è in grado di operare fino a 580° C senza apprezzabili riduzioni delle prestazioni. Questo componente rappresenta quindi un prodotto di avanguardia, che pone l’industria italiana in posizioni di vertice, con buone prospettive di mercato.
