L'ENERGIA SOLARE

L'ENERGIA SOLARE

Jacopo falanga 3^n

indice

1.COS'E' L'ENERGIA SOLARE

7.NAZIONI CHE SFRUTTANO DI PIU' ENERGIA SOLARE

2.PANNELLO SOLARE TERMICO

8.COSA SONO LE CENTRALI SOLARI

3.PANNELLO FOTOVOLTAICO

9.CENTRALE SOLARE A TORRE

4.PROGETTO TESLA

10.IMPIANTO A COLLETTORI PARABOLICI LINEARI

5.AGRIFOTOVOLTAICO

11.PRO E CONTRO CENTRALI SOLARI

12.CENTRALI SOLARI NEL MONDO

6.INNOVAZIONI CHE SFRUTTANO ENERGIA SOLARE

Cos’è l’energia solare

L’energia solare è una fonte rinnovabile, pulita e inesauribile che proviene dal Sole. Può essere trasformata in:

• Calore → con il solare termico

• Elettricità → con il fotovoltaico

Pannello solare termico

Il pannello solare termico serve a produrre calore, soprattutto per l’acqua calda sanitaria. Come funziona Il funzionamento si basa sull’effetto serra:

• i raggi solari attraversano una lastra trasparente,

• rimangono intrappolati all’interno del pannello,

• riscaldano un fluido che circola in tubi interni,

• questo fluido porta calore al boiler della casa.

A cosa serve

• Acqua calda per docce e rubinetti

• In alcuni casi anche supporto al riscaldamento domestico

Pannello fotovoltaico

Il fotovoltaico serve a produrre energia elettrica. Come funziona Le celle fotovoltaiche trasformano la luce del Sole in elettricità grazie all’effetto fotovoltaico. 1. La luce del Sole colpisce la cella fotovoltaica :La cella è fatta di un materiale semiconduttore, di solito silicio. 2. I fotoni (particelle di luce) trasferiscono energia agli elettroni del silicio: Quando un fotone colpisce il materiale, “spinge” un elettrone dandogli energia. 3. Gli elettroni iniziano a muoversi: Questo movimento crea una corrente elettrica. 4. La corrente viene raccolta e trasformata in energia utilizzabile: I fili metallici sulla cella raccolgono la corrente e la portano all’inverter, che trasforma la corrente continua in corrente alternata. L’energia prodotta può essere:

• usata subito in casa,
• immagazzinata in una batteria,
• immessa nella rete elettrica.

A cosa serve

• Alimentare elettrodomestici
• Ricaricare dispositivi
• Ridurre la bolletta elettrica
• Ricaricare auto elettriche (se presenti)

⚡Progetto Tesla

Uno dei progetti più innovativi al mondo nel campo dell’energia solare è stato realizzato da Tesla nell’isola di Kauai, nelle Hawaii. Quest’isola aveva un grande problema: per produrre energia usava quasi esclusivamente generatori a diesel, molto inquinanti e costosi, perché il carburante doveva essere trasportato via nave. Per questo motivo Tesla, insieme alla cooperativa elettrica locale KIUC, ha costruito un enorme parco solare con sistema di accumulo, diventato un modello internazionale.

Il parco solare di Kauai è composto da 55.000 pannelli fotovoltaici, che producono una grande quantità di energia durante il giorno, sfruttando il forte irraggiamento solare delle Hawaii. Normalmente, gli impianti solari hanno un limite importante: producono energia solo di giorno,di notte non producono nulla, quindi la rete deve comunque usare combustibili fossili.Tesla ha risolto questo problema in modo rivoluzionario.

Il parco solare di Kauai è collegato a un enorme sistema di accumulo composto da: 272 batterie Tesla Powerpack che immagazzinano l’energia solare prodotta durante il giorno, e la rilasciano durante la notte, quando i pannelli non producono più. In pratica, l’isola può usare energia solare 24 ore su 24, riducendo drasticamente l’uso del diesel.

AGRIFOTOVOLTAICO

L’agrifotovoltaico è una tecnologia moderna che unisce produzione agricola e produzione di energia solare nello stesso spazio. È una delle soluzioni più intelligenti per affrontare due problemi importanti: la necessità di produrre più energia pulita, e la necessità di non consumare troppo suolo agricolo.

☀️ Come funziona 1. I pannelli fotovoltaici vengono installati in alto, su strutture rialzate. 2. Sotto i pannelli continua la coltivazione agricola, come in un normale campo. 3. Le due attività convivono senza ostacolarsi: sopra si produce energia elettrica, sotto si producono alimenti. I pannelli sono spesso orientabili o semi-trasparenti, così da lasciare passare la giusta quantità di luce.

innovazioni che sfruttano energia solare

Zaini solari

Aerei solari

Giubbini riscaldanti solari

⛺ Tende da campeggio solari

Caricatori solari portatili

Barche solari

Lampioni solari intelligenti

Auto solari

Le nazioni che sfruttano di più l’energia solare

L’energia solare è oggi una delle fonti rinnovabili più diffuse al mondo. Molti paesi stanno investendo enormemente in pannelli fotovoltaici e grandi parchi solari per ridurre l’inquinamento, abbassare i costi dell’energia e diventare più indipendenti dai combustibili fossili. Ecco i paesi leader.

Italia

Cina

Spagna

Germania

India

Stati Uniti

COSA SONO LE CENTRALI SOLARI

Le centrali solari sono impianti che producono energia elettrica utilizzando l’energia del Sole. Il Sole emette luce e calore: queste centrali sfruttano questa energia e la trasformano in elettricità. Esistono due tipi principali:

• centrali fotovoltaiche → usano pannelli che trasformano direttamente la luce in elettricità

• centrali solari termodinamiche → usano specchi per concentrare il calore del Sole e produrre vapore che fa girare una turbina.

Gli impianti termodinamici posstono essere:

• impianti a torre solare

• impianti a collettori parabolici lineari

centrali solari a torre

Un impianto a torre solare è un tipo di centrale solare termodinamica che produce elettricità concentrando i raggi del Sole su una torre centrale molto alta. Il calore ottenuto serve per produrre vapore, che fa girare una turbina collegata a un generatore elettrico. STRUTTURA DELL'IMPIANTO 1. Eliostati (specchi mobili) 2. Torre centrale 3. Ricevitore solare 4. Sistema di accumulo di calore 5. Turbina e generatore

Funzionamento

IMPIANTO A COLLETTORI PARABOLICI LINEARI

L’impianto a collettori parabolici lineari è un tipo di centrale solare termodinamica che produce elettricità utilizzando specchi a forma di parabola per concentrare i raggi del Sole su un tubo. Il calore prodotto serve per creare vapore, che fa girare una turbina collegata a un generatore elettrico.STRUTTURA DELL'IMPIANTO 1. Collettori parabolici 2. Tubo ricevitore 3. Scambiatore di calore 4. Turbina 5. Generatore elettrico

Funzionamento

VANTAGGI E SVANTAGGI CENTRALI SOLARI

CONTRO:

• funzionano bene solo dove c’è molto Sole
• produzione ridotta di notte o con nuvole
• costruzione costosa
• occupano grandi superfici di terreno

PRO:

• energia rinnovabile
• non produce gas inquinanti
• il Sole è una fonte gratuita e inesauribile
• riduce l’uso di combustibili fossili

CENTRALI SOLARI NEL MONDO

Centrali solari in Italia e in europa

1. Centrale Archimede – Sicilia

2.Andasol 1 – Spagna

3.Planta Solar 10 – Spagna

4.Planta Solar 20 – Spagna

Centrali solari nel mondo

Cina Uno dei paesi che sta sviluppando più velocemente le centrali solari termodinamiche, soprattutto nelle zone desertiche del nord-ovest,dove l’irraggiamento solare è molto alto

Stati Uniti Ivanpah Solar Power Facility

• Si trova nel Deserto del Mojave.
• Ha tre torri solari circondate da migliaia di specchi.
• È una delle più grandi centrali solari termodinamiche del mondo.

Marocco Noor Ouarzazate Solar Complex

• È uno dei più grandi complessi solari del mondo.
• Utilizza sia torri solari sia collettori parabolici.

Emirati Arabi Uniti Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park

• Situato vicino a Dubai.
• È uno dei più grandi parchi solari al mondo.

Sono lunghi specchi curvi con forma di parabola. Caratteristiche:

• possono essere lunghi decine o centinaia di metri
• sono disposti in file parallele
• ruotano lentamente per seguire il movimento del Sole

La forma parabolica serve a concentrare i raggi solari in un punto preciso.

Come funzionano

• Integrano pannelli solari flessibili cuciti nel tessuto.
• L’energia raccolta viene immagazzinata in una piccola batteria.
• La batteria alimenta resistenze interne che riscaldano il giubbotto.

❄️ A cosa servono Tenere caldo il corpo in inverno. Ideali per chi lavora all’aperto, per sport invernali o per chi vive in zone molto fredde.

• Centrale più grande della precedente.
• Produce energia grazie a una torre centrale e molti eliostati.

1️⃣ Il Sole illumina il campo di specchi.2️⃣ Gli eliostati si orientano automaticamente verso il Sole. 3️⃣ Gli specchi riflettono la luce verso il ricevitore sulla torre. 4️⃣ Il calore concentrato scalda il fluido termico. 5️⃣ Il fluido produce vapore ad alta temperatura. 6️⃣ Il vapore fa girare una turbina. 7️⃣ La turbina aziona un generatore che produce elettricità.

Molte centrali usano sali fusi per immagazzinare il calore. Questo permette di: continuare a produrre elettricità anche quando il Sole tramonta rendere la produzione più continua.

Costo di installazione

• Per un impianto domestico da 3 kW (il più comune): 5.000 – 9.000 €
• Con batteria di accumulo: 8.000 – 14.000 €

Risparmio annuale Il fotovoltaico permette di ridurre la bolletta elettrica dal 40% al 70%. In numeri:

• Risparmio medio: 400 – 800 € all’anno
• Con batteria: fino a 1.000 € all’anno

Rientro dell’investimento

• Senza batteria: 6–8 anni
• Con batteria: 8–12 anni

Perché conviene

• Produce energia gratuita per 25–30 anni
• Aumenta il valore della casa
• Riduce l’inquinamento e la dipendenza dai combustibili fossili

Costo di installazione Per una famiglia di 3–4 persone:

• 1.500 – 3.000 € per un impianto base
• 3.000 – 6.000 € per un impianto più grande o con accumulo maggiore

Risparmio annuale Il solare termico può coprire dal 50% al 70% del fabbisogno di acqua calda. Questo significa:

• Risparmio medio: 150 – 350 € all’anno sulla bolletta del gas
• Rientro dell’investimento: 4–7 anni

Perché conviene

• Riduce molto l’uso della caldaia
• Funziona anche con poco sole
• Ha una durata media di 20–25 anni

Nel punto dove si concentrano i raggi si trova un tubo metallico chiamato tubo ricevitore. Dentro questo tubo scorre un fluido termovettore, cioè un liquido che trasporta il calore, ad esempio:

• olio sintetico
• sali fusi

Il fluido può raggiungere temperature di circa 400–550 °C.

• Si trova vicino a Granada.
• Usa collettori parabolici lineari.
• È una delle prime grandi centrali solari termodinamiche europee.

1️⃣ Il Sole illumina gli specchi parabolici.2️⃣ Gli specchi riflettono i raggi verso il tubo ricevitore centrale. 3️⃣ Nel tubo scorre un fluido che si scalda molto. 4️⃣ Il fluido caldo va nello scambiatore di calore. 5️⃣ L’acqua si trasforma in vapore. 6️⃣ Il vapore fa girare la turbina. 7️⃣ La turbina aziona il generatore che produce elettricità.

La torre è una struttura molto alta (anche 100–200 metri). Sulla cima della torre si trova il ricevitore solare, cioè il punto dove arrivano tutti i raggi riflessi dagli specchi.

Il caso più famoso: Solar Impulse 2

• È stato il primo aereo della storia a fare il giro del mondo senza usare carburante.
• Le sue ali sono ricoperte da 17.000 pannelli solari.
• L’energia alimenta motori elettrici e carica batterie che permettono di volare anche di notte.

Perché è importante Dimostra che è possibile volare senza inquinare, aprendo la strada a un futuro di aviazione sostenibile.

Il ricevitore assorbe l’energia concentrata del Sole. Dentro il ricevitore circola un fluido che si scalda moltissimo, ad esempio:

• sali fusi
• acqua
• aria

Le temperature possono arrivare anche a 500–1000 °C.

l calore viene usato per: 1. produrre vapore ad alta pressione 2. il vapore fa girare una turbina 3. la turbina aziona un generatore 4. il generatore produce energia elettrica.

La turbina è collegata a un generatore che trasforma il movimento in energia elettrica.

Il vapore entra in una turbina, facendola girare molto velocemente.

• Si trova vicino a Siviglia.
• Usa la tecnologia a torre solare con centinaia di specchi.

Gli eliostati sono grandi specchi montati su strutture che si muovono automaticamente seguendo il Sole durante la giornata. Funzioni: riflettono la luce solare concentrano i raggi verso la cima della torre In una centrale possono esserci centinaia o migliaia di eliostati.

Vantaggi dell’agrifotovoltaico 1. Le piante crescono meglio grazie all’ombra parziale L’ombra dei pannelli:

• riduce lo stress idrico delle piante,
• diminuisce l’evaporazione dell’acqua,
• protegge le colture dai periodi di caldo estremo.

In molte zone, le piante crescono meglio sotto i pannelli che al sole diretto. 2. Il terreno continua a essere coltivato A differenza dei parchi solari tradizionali, che occupano tutto il terreno, l’agrifotovoltaico non toglie spazio all’agricoltura. Il suolo rimane produttivo e l’agricoltore non perde la sua terra. 3. L’azienda agricola produce anche energia Oltre ai prodotti agricoli, l’azienda può vendere o utilizzare l’energia prodotta dai pannelli. Questo significa:

• nuove entrate economiche,
• riduzione dei costi energetici,
• maggiore stabilità per l’azienda.

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Zaini solari Gli zaini solari sono un esempio perfetto di come il fotovoltaico possa diventare leggero e portatile. Come funzionano

• Sulla parte esterna dello zaino sono integrati piccoli pannelli fotovoltaici flessibili.
• Questi pannelli catturano la luce del Sole e la trasformano in energia elettrica.
• L’energia viene immagazzinata in una batteria interna o inviata direttamente alle porte USB.

A cosa servono

• Ricaricare smartphone, tablet, powerbank, fotocamere.
• Sono utilissimi per escursioni, viaggi, scuola, situazioni di emergenza o quando non si ha una presa elettrica.

Perché sono importantiRendono l’energia solare portatile, accessibile a tutti e utilizzabile ovunque.

Tende con pannelli integrati che alimentano:

• luci interne,
• ventilatori,
• prese USB,
• piccoli elettrodomestici da campeggio.

Rendono il campeggio più comodo e sostenibile.

Piccoli pannelli pieghevoli che permettono di ricaricare dispositivi durante: campeggi, escursioni, viaggi, emergenze. Sono molto usati in zone remote o in paesi in via di sviluppo.

Il fluido caldo arriva in uno scambiatore di calore. Qui il calore viene trasferito all’acqua, che:

• si riscalda
• si trasforma in vapore ad alta pressione.

• Si trova a Priolo Gargallo, vicino a Siracusa.
• È una delle prime centrali solari termodinamiche al mondo che usano sali fusi.
• Il campo solare è stato inaugurato nel 2010.
• Produce energia sfruttando specchi parabolici lineari che concentrano il calore del Sole.