Energia solare

Energia solare

di Carmine Fricchione

Iniziamo

indice

Cos è

Centrali solari

Contro

Come si ricava

I due tipi

Utilizzo nel Mondo

Innovazioni

Dove si trovano

Pro

Cos è

L’energia solare è l’energia che proviene dal Sole sotto forma di radiazione: dal punto di vista scientifico, il Sole produce energia grazie a un processo chiamato fusione nucleare. Nel nucleo del Sole gli atomi di idrogeno si uniscono formando elio, liberando enormi quantità di energia. Questa energia viaggia nello spazio come radiazione elettromagnetica e arriva anche sulla Terra.L'energia solare è tutta l’energia che la Terra riceve dal Sole sotto forma di:

• luce
• calore
• altre radiazioni elettromagnetiche

Info

Come si ricava

L’energia solare viene trasformata in energia elettrica pronta all'uso in due modi differenti

Tramite pannelli solari a bassa temperatura

Tramite le celle fotovoltaiche

Info

pannelli solari a bassa temperatura

Il pannello è generalmente coperto da una lastra trasparente, come il vetro. La luce del Sole riesce ad attraversare facilmente questo strato e raggiunge una superficie interna scura o un contenitore con acqua. Questa superficie assorbe la radiazione solare e si riscalda. Il vetro però trattiene una parte del calore all’interno del pannello, facendo aumentare la temperatura.Nel sistema circola acqua fredda, che serve a mantenere una zona del dispositivo a temperatura più bassa rispetto alla parte riscaldata dal Sole. Si crea quindi una differenza di temperatura tra due punti del sistema: uno caldo e uno più freddo.Secondo il principio di Seebcek, tra di essi si genera una piccola tensione elettrica. Collegando molti di questi elementi insieme, la tensione prodotta può diventare sufficiente per generare corrente elettrica.

Info

celle fotovoltaiche

Le celle fotovoltaiche sono generalmente realizzate con silicio, un materiale semiconduttore capace di reagire alla luce. Quando i raggi del Sole colpiscono la superficie della cella, portano con sé piccole quantità di energia sotto forma di particelle di luce chiamate fotoni grazie al cosidetto effetto fotovoltaico.Quando questi fotoni entrano in contatto con il silicio, trasferiscono la loro energia agli elettroni presenti nel materiale. Alcuni di questi elettroni acquistano abbastanza energia da liberarsi dalla loro posizione nell’atomo e iniziano a muoversi.Il movimento ordinato degli elettroni genera una corrente elettrica, la quale viene raccolta da sottili contatti metallici presenti sulla superficie della cella e poi convogliata in un circuito esterno. In questo modo l’energia della luce solare viene trasformata direttamente in energia elettrica.

Info

Innovazioni

1. Pannelli solari a concentrazione su piccola scala – usano specchi o lenti per focalizzare la luce su piccole celle ad alta efficienza, producendo più elettricità nello stesso spazio.
2. Pannelli integrati nei materiali da costruzione (BIPV) – tegole, facciate o vernici solari che trasformano le superfici degli edifici in generatori di energia, rendendo l’architettura stessa produttiva.
3. Solare galleggiante – pannelli posizionati su laghi o bacini, che restano più freschi aumentando l’efficienza e riducendo l’evaporazione dell’acqua;
4. Pannelli solari trasparenti – si stanno sviluppando pannelli fotovoltaici trasparenti, che possono essere integrati nelle finestre degli edifici o nelle serre.
5. Pannelli solari bifacciali – i pannelli tradizionali catturano la luce solo sulla faccia superiore, mentre i pannelli bifacciali possono raccogliere energia anche dalla luce riflessa sul lato inferiore.
6. Pannelli solari flessibili e indossabili – grazie a materiali sottili e leggeri, oggi esistono pannelli solari flessibili che possono essere incorporati in zaini, tende o vestiti.

Pro energia solare

1. Rinnovabile e inesauribile - il Sole ci fornisce energia ogni giorno, e durerà miliardi di anni. Non si rischia quindi di “finire” la fonte;
2. Pulita e a basse emissioni - non produce gas serra o sostanze inquinanti durante la generazione di elettricità, aiutando a combattere il cambiamento climatico;
3. Riduzione dei costi energetici - una volta installati, i pannelli fotovoltaici permettono di ridurre la bolletta elettrica e, in molti casi, di vendere energia in eccesso alla rete;
4. Versatilità e integrazione - l’energia solare può essere utilizzata ovunque ci sia luce: tetti, facciate, serre, laghi (solare galleggiante) e perfino in dispositivi portatili o indossabili;
5. Bassa manutenzione - i pannelli non hanno parti in movimento (nel caso fotovoltaico), quindi richiedono poca manutenzione e hanno una lunga durata (20–30 anni);
6. Innovazioni continue - nuove tecnologie come pannelli bifacciali, trasparenti, in tandem o termoelettrici a bassa temperatura aumentano efficienza e applicazioni.

contro energia solare

1. Dipendenza dal sole - la produzione diminuisce di notte o con il cielo nuvoloso. Serve quindi accumulo in batterie o integrazione con la rete elettrica.
2. Costi iniziali elevati - l’installazione di pannelli e sistemi solari può essere costosa, anche se negli ultimi anni i prezzi sono calati molto.
3. Efficienza variabile - anche le tecnologie più avanzate convertono solo una parte dell’energia solare in elettricità (tipicamente 15–25% nei pannelli standard).
4. Spazio necessario - gli impianti più grandi richiedono superfici ampie per produrre quantità significative di energia, come tetti estesi o terreni dedicati.
5. Impatto ambientale dei materiali - la produzione dei pannelli utilizza materiali semiconduttori e metalli, che richiedono energia e risorse e generano rifiuti se non smaltiti correttamente.

Utilizzo dell'energia solare nel Mondo

Le centrali solari

Finora abbiamo visto strumenti che trasformano l'energia solare in energia elettrica a bassa temperatura. Le centrali solari termodinamiche, che devono produrre grandi quantità di elettricità, sfruttano il Sole in modo diverso rispetto ai classici pannelli fotovoltaici. Invece di trasformare direttamente la luce in elettricità, usano specchi per concentrare la radiazione solare e produrre calore. Questo calore serve per riscaldare un fluido e generare vapore, che poi mette in movimento una turbina collegata a un generatore elettrico.

Le centrali solari che utilizzano un sistema a torre

Nelle centrali a torre una grande quantità di specchi eliostati è disposta su un’ampia superficie attorno a una torre centrale. Gli eliostati seguono il movimento del Sole durante la giornata e riflettono la luce solare verso un ricevitore posto in cima alla torre. Qui tutta la radiazione riflessa dagli specchi si concentra in un punto molto piccolo, producendo temperature altissime, che possono arrivare anche oltre 1000 °C. Nel ricevitore circola un fluido (spesso sali fusi) che si riscalda fortemente. Questo calore viene poi utilizzato per produrre vapore, che mette in movimento una turbina collegata a un alternatore, generando così energia elettrica.

Le centrali solari che utilizzano il sistema collettore parabolico lineare

Le centrali a collettori parabolici lineari funzionano con un principio simile di concentrazione della radiazione solare, ma con una struttura diversa. In questo caso si utilizzano lunghi specchi a forma di parabola, disposti in file parallele. Ogni specchio riflette la luce del Sole verso un tubo ricevitore che si trova lungo la linea focale della parabola. All’interno di questo tubo scorre un fluido termovettore, spesso un olio sintetico, che viene riscaldato dalla radiazione solare concentrata. Il fluido caldo viene poi inviato a uno scambiatore di calore, dove produce vapore che alimenta una turbina a vapore, generando elettricità. Le temperature raggiunte sono generalmente più basse rispetto alle centrali a torre, tipicamente tra 300 °C e 550 °C, ma il sistema è più semplice.

Dove si trovano le centrali solari in europa

In Italia chiaramente si trovano nelle aree più soggette ai raggi solari, ed infatti le due principali si trovano vicino Siracusa e vicino Trapani, mentre in Europa e nel Mondo: