La China National Nuclear Corporation (CNNC) ha annunciato l’avvio del primo generatore commerciale di energia da anidride carbonica supercritica al mondo. Il generatore sta già alimentando la rete elettrica cinese, svolgendo il lavoro che in precedenza era svolto dalle turbine a vapore. Questo nuovo sistema non solo può portarci nuovi reattori nucleari più piccoli, ma potrebbe anche essere fondamentale per le nuove generazioni di veicoli spaziali e impianti solari
Guizhou punta sull’innovazione: il generatore che sfrutta il calore industriale con efficienza record
Questo generatore è già operativo in un impianto di produzione di acciaio nella provincia sud-occidentale di Guizhou. Il sistema cattura il calore residuo ad alta temperatura (oltre 700 gradi Celsius) generato dal processo di sinterizzazione della fabbrica, una tecnica industriale per compattare e unire l’acciaio in polvere. E con esso aziona delle turbine che generano energia.
Secondo quanto spiega il quotidiano di Hong Kong South China Morning Post, le centrali a vapore tradizionali raggiungono a malapena un’efficienza del 40% con fonti di calore così intense, mentre il nuovo generatore supera il 50%. Ma i suoi creatori assicurano che, una volta pienamente operative, si prevede che saranno almeno il 50% più efficienti, catturando il calore residuo rispetto alla tecnologia a vapore esistente.
Come funziona
Le centrali termiche classiche funzionano facendo bollire l’acqua che si trasforma in vapore e muove una turbina. Questo nuovo generatore funziona allo stesso modo, ma sostituisce il vapore con l’anidride carbonica. Il vantaggio è che quando questo gas viene mantenuto al di sopra di una pressione e di una temperatura critiche, uno stato noto come supercritico, la CO₂ acquisisce le proprietà sia di un gas che di un liquido.
L’Istituto cinese per l’energia nucleare sta sviluppando questa tecnologia da oltre un decennio. Ciò che hanno fatto è stato applicare il ciclo Brayton, normalmente utilizzato nelle turbine a gas e nei motori a reazione dove il gas viene compresso e riscaldato, a questo fluido supercritico.
Secondo l’Istituto di Meccanica cinese, “poiché l’anidride carbonica supercritica è più densa del vapore”, questi generatori possono essere molto più compatti. Ciò significa che è possibile utilizzare turbine più piccole per generare la stessa quantità di energia, ideale per spazi in cui non è possibile installare una cattedrale di tubature.
Un propulsore per il futuro
Il percorso della CNNC per riuscire a mettere in funzione questo generatore è stato lungo. Nel 2019, l’istituto è riuscito a generare energia stabile a piena potenza in un laboratorio. La costruzione di queste nuove unità è iniziata nell’ottobre 2023.
La Cina non è l’unica a sviluppare questo tipo di generatori di CO₂. Negli Stati Uniti, un sistema simile è già in fase di sperimentazione in Texas. Il progetto pilota si chiama STEP (Supercritical Transformational Electric Power) ed è guidato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. L’impianto è stato dichiarato “meccanicamente completo” nel 2023, la sua prima fase di test è stata completata nel settembre 2024, raggiungendo la piena velocità operativa a 500 gradi Celsius e generando quattro megawatt.
Tuttavia, il vantaggio cinese risiede nel collegamento commerciale alla rete. Mentre il progetto statunitense mira a raggiungere i 10 MW nella sua fase finale operando a 715 gradi Celsius, le unità cinesi da 15 MW sono già installate per uso industriale.
L’aspetto interessante di questa tecnologia non è tanto il fatto che funzioni in un’acciaieria del Guizhou, ma dove potrà funzionare domani. Trattandosi di sistemi compatti e potenti, l’applicazione del generatore nell’energia nucleare è molto interessante, soprattutto per i reattori di prossima generazione, dove lo spazio è un lusso e l’efficienza è fondamentale.
