Lo sviluppo del solare termodinamico. Caso di studio: ISEGS

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Premessa 
 
 
Il progresso tecnologico, verificatosi nel corso degli anni, ha comportato 
un aumento smisurato del fabbisogno di energia elettrica. Per soddisfare la 
maggiore richiesta si è attinto sempre più alle risorse tradizionali, ignorando 
gli effetti negativi che sarebbero derivati da un utilizzo così intenso delle fonti 
fossili. Se si pensa a come l’energia elettrica sia ormai essenziale nella nostra 
vita quotidiana, si può comprendere come la domanda di energia sia destinata 
ad aumentare ulteriormente. 
 Diversamente dagli anni passati, però, per la generazione di energia e-
lettrica non si guarda più solo alle risorse tradizionali, ma si pone maggiore 
attenzione alle cosiddette energie rinnovabili. Il diverso grado di attenzione è 
dovuto alla consapevolezza acquisita sui limiti dei combustibili fossili, il cui 
problema non è solo la scarsità delle risorse ma anche, o forse soprattutto, il 
negativo e pericoloso impatto ambientale. Questa presa di coscienza ha coin-
volto tutti i soggetti interessati, dai governi ai semplici cittadini, tant’è che i 
problemi di inquinamento legati all’utilizzo dei combustibili fossili sono co-
nosciuti oramai da tutti.  
L’acuirsi dei problemi ambientali, causati dallo sfruttamento intensivo 
delle fonti fossili, ha comportato lo stato di emergenza nel quale viviamo og-
gi, una situazione alla quale si cerca di porre rimedio imponendo dei limiti (ad 
esempio sulle emissioni di gas serra) e stringendo degli accordi internazionali 
(Protocollo di Kyoto). La negligenza, la mancanza di volontà nell’investire 
fondi nella ricerca e il tentativo di salvaguardare gli interessi di alcuni sogget-
ti, rendono complesso il raggiungimento degli obiettivi.
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Ciononostante, la maggiore sensibilizzazione sulla salute ambientale, an-
che grazie alla ricerca del risparmio energetico oramai presente nelle agende 
politiche di ogni Paese, si è concretizzata nell’attuazione di politiche volte a 
sostenere lo sviluppo del settore rinnovabile. L’obiettivo è quello di riuscire a 
rimpiazzare completamente le fonti fossili con quelle rinnovabili, tanto da 
creare un mondo autosufficiente. 
Le energie rinnovabili, indicate da molti come le fonti del futuro, costi-
tuiscono l’argomento principale del presente lavoro, nel quale si cercherà di 
spiegare innanzitutto cosa vuol dire il termine rinnovabile associato ad una 
fonte di energia. Verrà poi effettuata una rapida panoramica delle varie fonti, 
soffermandosi maggiormente sulla più diffusa, ossia l’energia solare. Inoltre, 
si darà una visione della situazione energetica attuale.   
Lo scopo principale della tesi, tuttavia, è quello di presentare una tecno-
logia ancora poco conosciuta, se non dagli addetti ai lavori: il solare termodi-
namico o solare a concentrazione. Come si evince dal nome, è un metodo di 
sfruttamento delle radiazioni solari per la generazione di energia elettrica e, 
nonostante sia ancora nel pieno della fase di sviluppo, presenta già risultati 
soddisfacenti ed enormi prospettive di crescita. Nel presentare questa tecnolo-
gia, si spiegherà il principio di funzionamento e le varie tipologie di impianto, 
portando avanti, infine, un’analisi sulla diffusione e sull’andamento del mer-
cato.  
In ultimo, si prenderà in esame il progetto Ivanpah Solar Electric Gene-
rating System (ISEGS), il più grande impianto termodinamico esistente, dive-
nuto operativo solo pochi mesi fa.
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Le fonti rinnovabili di energia: l’energia solare 
 
 
1.1 Il concetto di energia 
 
La parola energia, da molti anni ormai, viene utilizzata in numerosi cam-
pi e settori, da quello tecnico sino a quello economico. 
Le radici del termine energia sono molto antiche. Giacché l’energia è 
parte della nostra vita, basti pensare, infatti, a tutto ciò che ci permette di fare, 
gli uomini si sono interrogati sul suo significato fin dall’antichità. 
Il termine energia deriva dal greco energheja che significa in azione, 
cioè capacità di agire. Il significato che la scuola greca assegnò a tale termine 
trovò conferma, seppur con varie modifiche, nei pensieri delle epoche succes-
sive (il moto di Da Vinci, la meccanica di Galileo..)
1
 fino a giungere al signi-
ficato attuale: l’energia è la grandezza fisica che misura la capacità di un cor-
po o di un sistema di compiere lavoro
2
.  
La distinzione più immediata, in materia di energia, è relativa alla fonte 
di provenienza, e a tal proposito si è soliti distinguere tra energia primaria ed 
                                                           
1
 LEOCI, B. Cicli produttivi e merci. Aracne Editrice, 2007. 
2
 Il termine lavoro è stato introdotto dal matematico francese Gaspard Gustave de Coriolis per indicare il 
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 Il termine lavoro è stato introdotto dal matematico francese Gaspard Gustave de Coriolis per indicare il 
trasferimento di energia cinetica tra due sistemi attraverso l’azione di una forza o una risultante di forze 
quando l'oggetto subisce uno spostamento e la forza ha una componente non nulla nella direzione dello 
spostamento. Il lavoro complessivo esercitato su un corpo è pari dunque alla variazione della sua energia 
cinetica.
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energia secondaria.
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 Si parla di energia primaria con riferimento a quelle 
forme provenienti da fonti energetiche direttamente disponibili in natura e 
quindi rinnovabili (sole, vento, acqua..) oppure che necessitano di un processo 
di lavorazione, forme non rinnovabili (estrazione del petrolio, gas naturale..). 
L’energia primaria, per poter essere utilizzata, necessita di un processo di tra-
sformazione. La realizzazione di questo processo da vita a quella che viene 
definita energia secondaria, come ad esempio i derivati del petrolio, del gas 
naturale e del biogas. Se l’energia, oltre ad essere sottoposta al processo di 
trasformazione, viene anche trasportata presso l’utente finale si parlerà di e-
nergia finale, che non va confusa con l’energia utile che rappresenta la forma 
che l’utente effettivamente utilizza.
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1.1.1 La differenza tra energia e potenza 
 
Definita l’energia come la capacità di compiere lavoro, si rende necessa-
ria, per meglio comprendere la trattazione delle energie rinnovabili, 
l’enunciazione del concetto di potenza. La potenza è definita come la varia-
zione di energia trasferita nell’unità di tempo. Pertanto, se l’energia è la capa-
cità di compiere lavoro, la potenza può essere intesa come la misura della ca-
pacità di svolgere quel lavoro
5
. 
La confusione di questi due concetti è tutt’altro che rara, favorita anche 
dalla somiglianza tra le unità di misura: la potenza si misura in watt (W), 
                                                           
3
 MINISTERIO DE ENERGIA – GOBIERNO DE CHILE. La Energìa. 
http://antiguo.minenergia.cl/minwww/opencms/14_portal_informacion/la_energia/la_energia.html. 
4
 BARTOLAZZI, A. Le energie rinnovabili. Milano: Hoepli, 2010. 
5 
McNAUGHT, A.D. WILKINSON, A. IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book").  
Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1997.
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mentre per la misurazione dell’energia si tende ad utilizzare wattora (Wh), 
nonostante l’unità di misura ufficiale sia il Joule (J)
6
. 
Nell’ambito delle energie rinnovabili, quella tra energia e potenza è una 
distinzione di notevole importanza, dal momento che alcuni tipi di impianti 
dipendono dalla presenza momentanea della fonte. 
 
 
1.2 Energia elettrica  
 
1.2.1  Storia dell’elettricità 
 
L’energia è un fattore essenziale e imprescindibile nella vita della società 
moderna, ogni attività umana per poter essere compiuta necessita di energia. 
La più importante, tra le varie forme di energia, è sicuramente quella elettrica. 
I primi cenni sull’energia elettrica risalgono all’Antica Grecia, agli inizi 
del VI secolo a.C., quando Talete di Mileto scoprì la capacità dell’ambra di 
attirare corpi se strofinata con un panno di lana
7
. Per arrivare alle prime sco-
perte significative, però, bisognerà aspettare il XVIII secolo d.C., quando Du 
Fay, osservando che due bacchette d’ambra strofinate si allontano tra di loro, 
teorizzò l’esistenza di due diversi tipi di elettricità: vetrosa e resinosa. Questa 
tesi però fu confutata da Franklin, il quale sosteneva che non esistono due tipi 
di elettricità ma due diverse cariche. Lo stesso Franklin, poi, con l’ausilio di 
un aquilone, dimostrò che l’elettricità esiste in natura. 
                                                           
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 Unità di misura ufficiali prese dal SI. Tanto per la potenza quanto per l’energia vengono utilizzati i multipli 
delle rispettive unità di misura; rispettivamente kW e mW per la potenza, kWh e mWh per l’energia. 
7
 Il termine ambra in greco si dice electron, da cui appunto elettricità.
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Dal 1800 in poi ci fu una vera e propria rivoluzione
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, con il rapido susse-
guirsi di scoperte riguardanti l’energia elettrica e le sue proprietà. Dapprima 
Ohm scoprì la resistenza, una caratteristica dei conduttori i quali si oppongo-
no più o meno intensamente al passaggio di elettricità; ma soprattutto Faraday 
intuì le relazioni che intercorrono tra elettricità e magnetismo, arrivando a rea-
lizzare il primo trasformatore elettrico della storia. Le scoperte di Faraday
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 re-
sero possibili nuove importanti invenzioni (telegrafo, lampade elettriche, mo-
tore) ma soprattutto diffuse esponenzialmente la produzione e l’utilizzo 
dell’elettricità.  
La crescente domanda di energia portò i primi problemi: l’elettricità do-
veva essere trasportata sempre più lontano dal luogo di produzione e il tra-
sporto, pur essendo facile, aveva un costo. Per risolvere questo problema si 
scelse il trasporto di energia ad alta intensità, in modo da poter risparmiare sul 
costo dei conduttori. 
 
 
1.2.2  La produzione di energia elettrica 
 
Nonostante i comprovati aspetti negativi derivanti dall’utilizzo di fonti 
non rinnovabili, la produzione di energia nel mondo avviene per la maggior 
parte (oltre il 60%
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) tramite l’utilizzo di petrolio, carbone e gas naturale.  
Nella maggior parte delle centrali elettriche la produzione si basa 
sull’utilizzo di acqua pressurizzata: si riscalda l’acqua fino a generare vapore 
                                                           
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 AA.VV. Tutto – Storia. De Agostini, 2011. 
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 AMATA, G. Il progetto e la trasformazione: guida allo studio delle forze produttive e dei rapporti di produ-
zione. Catania: CUECM, 1997. 
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LEOCI, B. Cicli produttivi e merci. Aracne editrice, 2007.