La Cina scommette tutto sul Sole: dalla ceramica cotta “senza fuoco” ai generatori a CO2 supercritica

Wang Zhifeng è un uomo che vive di contrasti, o forse, di sintesi perfette. Di giorno scienziato di punta presso l’Istituto di Ingegneria Elettrica dell‘Accademia Cinese delle Scienze (CAS), nel tempo libero appassionato sciatore.  Per Wang, il solare non è solo pannelli fotovoltaici sui tetti. È una fonte di energia primaria capace di trasformarsi in calore, elettricità e persino freddo. “L’energia della Terra viene dal sole”, ripete spesso, sottolineando come la conversione in forme di energia di grado inferiore sia la chiave teorica e pratica del futuro energetico.

Oltre il fotovoltaico: la frontiera del Solare Termico

Mentre l’Occidente dibatte su normative e sussidi, la Cina sta spingendo l’acceleratore sulla ricerca applicata. Il team di Wang ha raggiunto un traguardo storico nel 2024: lo sviluppo della prima unità di generazione di energia solare termica a anidride carbonica supercritica (sCO2).

Di cosa si tratta? Invece di usare vapore acqueo, si utilizza CO2 portata a uno stato “supercritico” (né gas né liquido) come fluido di lavoro. Il risultato è un impianto che opera a 700 gradi Celsius.

Condiioni per lo stato supercritico

Il progetto, lanciato nel 2019, sembrava una scommessa persa in partenza. Iniziative simili, tentate sotto il programma Horizon 2020 dell’UE e l’iniziativa SunShot del Dipartimento dell’Energia degli USA, non avevano avuto successo. Wang, guidando un consorzio di 18 istituti di ricerca, ha superato lo scetticismo generale e i problemi di progettazione.

“Questa tecnologia è fondamentale per tagliare i costi e garantire energia 24 ore su 24, sfruttando il calore immagazzinato dopo il tramonto”, spiega Wang.

Innovazioni spaziali e industriali

L’ingegno di Wang non si ferma alla produzione elettrica classica. Ecco una sintesi delle sue ultime “incursioni” tecnologiche:

• Stoccaggio stagionale (2021): Ha guidato un progetto capace di immagazzinare il calore estivo per l’uso invernale per ben 210 giorni, affrontando il problema dell’intermittenza.
• Prospettive Lunari: Ha proposto un programma di generazione di energia sulla Luna utilizzando blocchi di celle solari a concentrazione allineati sugli assi. L’energia solare sulla Luna è superiore per assenza dell’atmosfera, che assorbe e disperde parte di questa energia.
• La “Torre del Sole”: La stazione sperimentale vicino alla Grande Muraglia (Badaling), adornata con i cerchi olimpici nel 2022, dove si testano particelle riscaldate dal sole fino a temperature estreme.

Wang Zhifeng, lo scienziato dedicato al solare

L’arte della ceramica solare: addio combustione?

Un aspetto particolarmente affascinante della ricerca di Wang riguarda l’uso della luce solare concentrata per cuocere la ceramica. Attraverso una regolazione millimetrica degli specchi, ha creato un processo di cottura a zero emissioni di carbonio, presentato alla COP27.

Qui la tecnologia fa un salto concettuale notevole. Elimina la combustione, pur restando per ora una curiosità scientifica poco pratica.

Nonostante il fascino di ottenere pezzi unici (la luce solare varia ogni minuto, creando texture irripetibili), la logistica di cuocere mattoni o vasi con specchi parabolici rimane complessa rispetto ai forni industriali a gas o elettrici. Tuttavia, dimostra che le temperature di processo (fino a 1.460 °C) sono raggiungibili senza bruciare idrocarburi.

Un’eredità familiare e il contesto cinese

La dedizione di Wang ha radici profonde. Suo padre, esperto di solare termico negli anni ’50, lasciò Shanghai per il povero nord-ovest della Cina per costruire l’infrastruttura energetica nazionale. Quell’etica del lavoro (“non lottare per guadagni personali”, ricorda Wang) si riflette nel modo in cui Wang attribuisce ogni successo al suo team e alla collaborazione tra istituti.

Oggi, il solare termico in Cina non è più una nicchia. Con l’entrata in vigore della prima legge sull’energia il 1° gennaio scorso, il settore ha ricevuto un forte sostegno statale. Alla fine del 2024, la capacità installata cumulativa di energia solare termica in Cina ha raggiunto 838,2 megawatt, pari al 10,6% del totale globale. Un dato che fa riflettere sulla velocità con cui Pechino sta scalando tecnologie che altrove restano spesso allo stadio di prototipo.

La centrale nei pressi della Grande Muraglia

Domande e risposte

Cosa differenzia il solare termico a sCO2 dal solare tradizionale? Il solare fotovoltaico converte la luce direttamente in elettricità. Il solare termico a sCO2 (anidride carbonica supercritica), invece, usa il calore del sole concentrato dagli specchi per riscaldare la CO2 a uno stato fluido ad alta pressione. Questa CO2 “supercritica” fa girare le turbine in modo molto più efficiente rispetto al vapore acqueo tradizionale, operando a temperature più alte (700°C) e permettendo macchinari più compatti.

Perché cuocere la ceramica con il sole è considerato “artistico” ma poco pratico? Wang Zhifeng ha dimostrato che si può cuocere ceramica concentrando la luce solare, eliminando combustibili fossili. Tuttavia, la luce solare varia costantemente, rendendo difficile la standardizzazione industriale di massa che richiede parametri fissi. Ogni pezzo risulta unico per colore e texture in base al momento della cottura: affascinante per l’arte o l’artigianato di alto livello, ma logisticamente complesso per la produzione industriale su larga scala.

Qual è il vantaggio dello stoccaggio termico stagionale sviluppato da Wang? Il problema principale delle rinnovabili è l’intermittenza: c’è sole d’estate ma serve calore d’inverno. Il progetto di Wang del 2021 ha dimostrato la capacità di immagazzinare il calore estivo in serbatoi termici sotterranei o isolati per ben 210 giorni. Questo permette di utilizzare l’energia solare raccolta a luglio per riscaldare gli edifici a gennaio, colmando il divario temporale tra produzione e consumo.

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