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L’ ENERGIA SOLARE

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Per energia solare si intende l'energia, termica o elettrica, prodotta sfruttando direttamente l'energia irraggiata dal Sole (fonte rinnovabile) verso la Terra.

In qualsiasi momento il Sole trasmette sull'orbita terrestre 1367 watt per m². Tenendo conto del fatto che la Terra è una sfera che oltretutto ruota, l'irraggiamento solare medio è, alle latitudini europee di circa 200 watt/m². Moltiplicando questa potenza media per metro quadro per la superficie dell'emisfero terrestre istante per istante esposto al sole si ottiene una potenza maggiore di 50 milioni di GW (un GW - gigawatt - è circa la potenza media di una grande centrale elettrica).

La quantità di energia solare che arriva sul suolo terrestre è quindi enorme, circa diecimila volte superiore a tutta l'energia usata dall'umanità nel suo complesso, ma poco concentrata, nel senso che è necessario raccogliere energia da aree molto vaste per averne quantità significative, e piuttosto difficile da convertire in energia facilmente sfruttabile con efficienze accettabili. Per il suo sfruttamento occorrono prodotti in genere di costo elevato che rendono l'energia solare notevolmente costosa rispetto ad altri metodi di generazione dell'energia. Lo sviluppo di tecnologie che possano rendere economico l'uso dell'energia solare è un settore della ricerca molto attivo ma che, per adesso, non ha avuto risultati rivoluzionari.

TECNOLOGIE

L'energia solare può essere utilizzata per generare elettricità (fotovoltaico) o per generare calore (solare termico). Sono tre le tecnologie principali per trasformare in energia sfruttabile l'energia del sole:

il pannello solare termico sfrutta i raggi solari per scaldare un liquido con speciali caratteristiche, contenuto nel suo interno, che cede calore, tramite uno scambiatore di calore, all'acqua contenuta in un serbatoio di accumulo.

il pannello solare a concentrazione sfrutta una serie di specchi parabolici a struttura lineare per concentrare i raggi solari su un tubo ricevitore in cui scorre un fluido termovettore o una serie di specchi piani che concentrano i raggi all'estremità di una torre in cui è posta una caldaia riempita di sali che per il calore fondono. In entrambi i casi "l'apparato ricevente" si riscalda a temperature molto elevate (400 °C ~ 600 °C)

il pannello fotovoltaico sfrutta le proprietà di particolari elementi semiconduttori per produrre energia elettrica quando sollecitati dalla luce.

UTILIZZI

Attualmente i pannelli solari vengono utilizzati per fornire acqua calda (solare termico) e riscaldamento ad abitazioni e piccoli complessi. Si è tentato di realizzare centrali solari che, utilizzando turbine, convertissero il calore immagazzinato in energia elettrica ma questi esperimenti sono sostanzialmente falliti per la bassa resa di queste centrali rapportate con gli alti costi di gestione e con la discontinuità della fornitura elettrica (si veda però quanto detto per i pannelli a concentrazione di ultima generazione). I pannelli fotovoltaici vengono utilizzati prevalentemente per alimentare dispositivi distanti dalle reti elettriche (sonde spaziali, ripetitori telefonici in alta montagna, ecc) o con richieste energetiche talmente ridotte che un allacciamento alla rete elettrica risulterebbe antieconomico (segnaletica stradale luminosa, parchimetri, ecc) e sconveniente dal punto di vista organizzativo. Ovviamente questi dispositivi devono essere dotati di accumulatori in grado di accumulare la corrente elettrica prodotta in eccesso durante la giornata per alimentare le apparecchiature durante le ore notturne e durante i periodi nuvolosi.

Con le attuali tecnologie i pannelli fotovoltaici sono sensibili anche alla radiazione infrarossa (invisibile) dei raggi solari e dunque producono corrente anche in caso di tempo nuvoloso e pioggia. La quantità d'energia erogata è tuttavia variabile e difficilmente prevedibile, questa discontinuità rende difficile soddisfare in ogni momento la domanda di corrente, a meno di una produzione con un largo margine di sicurezza al di sopra dei picchi annuali di domanda.

Perciò solare ed eolico sono impianti intermittenti che forniscono energia in modo discontinuo, essendo però il picco di produzione degli impianti ad energia solare in estate esso riesce a controbilanciare la maggiore domanda domestica dovuta ai condizionatori. L'installazione di pannelli fotovoltaici ha avuto il suo massimo sviluppo in Germania grazie ad una legislazione favorevole per la quale chi produce energia in eccesso la rivende al fornitore elettrico, che l'acquista allo stesso prezzo per Kwh. In pratica il cittadino paga in bolletta la differenza fra quanto consuma e quanto eroga all'ente elettrico. Se il saldo è positivo ottiene un accredito. Analoga legislazione è stata recentemente introdotta anche in Italia: infatti il 19 Settembre 2005 è entrato in vigore il cosiddetto "conto energia", DL 387/2003 (che recepisce la direttiva europea 2001/77/CE).

Rapporto con l’ambiente e vantaggi

Le voci che costituiscono il costo di un sistema fotovoltaico sono: costi di investimento, costi d’esercizio (manutenzione e personale) e altri costi (assicurazioni e tasse). Il costo d’investimento è in prima approssimazione diviso al 50% tra i moduli ed il resto del sistema. Nel corso degli ultimi due decenni il prezzo dei moduli è notevolmente diminuito al crescere del mercato. Tuttavia, il prezzo del kWp installato è ancora tale da rendere questa tecnologia non competitiva dal punto di vista economico con altri sistemi energetici, se non in particolari nicchie di mercato o in presenza di meccanismi di incentivazione.

I vantaggi dei dispositivi fotovoltaici sono molteplici:

Le esigenze di manutenzione sono ridotte in quanto non ci sono parti meccaniche in movimento.
Vengono eliminate le perdite di distribuzione dell’energia elettrica perché vengono installati vicino all’utilizzatore finale.
Non hanno praticamente impatto ambientale, non producono inquinamento di alcun genere (acustico, atmosferico, ecc.) durante il loro funzionamento se non per i processi industriali di produzione delle celle.
è possibile prevedere la produzione annuale di energia con un piccolo margine di errore, indipendentemente dalla variabilità di richiesta.
La potenza dell’impianto può essere modificata in qualsiasi momento senza problemi.
L’impatto visivo delle centrali fotovaltaiche è sicuramente minore di quello delle centrali termoelettriche o di qualsiasi grosso impianto industriale; in particolare le installazioni hanno bassa altezza.
L’integrazione negli edifici privati permette addirittura di essere virtualmente invisibile se si sfrutta la copertura dell’edificio, oppure di ottenere notevoli soluzioni architettoniche con le facciate fotovoltaiche.

PAGINE IN ITALIANO

www.scienzagiovane.unibo.it/pannelli/2-energia-solare.html

http://www.ecorete.it/energia-solare.php

http://www.sapere.it/tca/MainApp?srvc=vr&url=/5/556_1

http://www.scienzagiovane.unibo.it/pannelli.html

PAGINE IN INGLESE

http://www.scienzagiovane.unibo.it/English/solar-energy/2-solar-energy.html

http://acpobservatory.jrc.ec.europa.eu/RenewableEnergies/Solarenergy/tabid/93/Default.aspx

http://open-site.org/Science/Energy/Solar_Energy

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/

PAGINE IN FRANCESE

http://www.cipcsp.com/