Energia solare
Cosa s'intende per energia solare in tecnologia?
È l’energia proveniente dal sole sotto forma di luce radiante e di calore. Essa è la forma primaria di energia del pianeta da cui derivano tutte le altre, ad eccezione dell’energia nucleare, geotermica, e quella derivata dai moti delle acque. Noi considereremo l’energia solare nella sua forma più diretta: ovvero nell’utilizzo diretto di radiazioni solari per la produzione di elettricità o di calore.
L'energia solare sulla terra
Ogni punto della terra riceve le stesse ore di sole, ma non ogni punto riceve la stessa quantità di energia solare: questa, infatti, dipende dall’inclinazione con cui i raggi colpiscono la terra e dalla trasparenza dell’atmosfera (influenzata ad esempio dal grado di nuvolosità).
Questa mappa solare è l'approssimazione di quanta energia solare possiamo ottenere annualmente in base al luogo sulla Terra.
Come sfruttiamo l'energia solare
L'energia solare può essere impiegata in modi diversi, per il funzionamento delle nostre tecnologie.
Le radiazioni possono essere trasformate in energia termica, ed essere utilizzata in ambiti domestici per, ad esempio, i sistemi di riscaldamento di aria e acqua, o negli impianti solari termodinamici, dove l’energia termica è convertita in energia elettrica; oppure possono essere direttamente convertite in energia elettrica, attraverso l’impiego dei sistemi fotovoltaici.
Impianto solare termodinamico
Impianto a collettori parabolici lineari
Questo tipo di impianti è formato da specchi parabolici, ruotanti su un solo asse (così da seguire il movimento del sole in cielo), che concentrano i raggi solari su un tubo posizionato in uno dei loro fuochi. In questo tubo viene fatto passare un liquido che è riscaldato dalle radiazioni a temperature superiori ai 300 gradi e poi trasportato a uno scambiatore di calore, dove entra in contatto con l’acqua formando vapore acqueo, che a sua volta viene utilizzato per azionare le turbine e creare così energia elettrica. Un vantaggio di questi impianti e la possibilità di continuazione della produzione di energia, anche oltre le ore di irraggiamento, attraverso lo stoccaggio dei liquidi caldi in dei serbatoi.
I campi specchio a torre centrale
È un impianto di sfruttamento dell’energia solare costituito da un insieme di specchi che seguono il movimento del sole e che ne riflettono i raggi su un ricevitore posizionato su una torre.
I collettori a disco
Sono degli specchi a forma paraboloide che concentrano i raggi solari in un solo punto, riscaldando l’assorbitore contenente liquido. Questi specchi seguono il movimento del sole muovendosi su due assi, a differenza dei collettori parabolici lineari, e perciò devono essere telecomandati da un computer.
Questi sistemi a concentrazione di energia solare possono prevedere un'efficienza massima del 25-30%, ciò vuol dire che dell’energia totale fornita solo questa percentuale è veramente utilizzabile. Questi sono poi più costosi rispetto ai fotovoltaici e per il corretto funzionamento hanno bisogno di essere costruiti in luoghi con molto irraggiamento solare. Nonostante questi svantaggi uno studio di Greenpeace international, European Solar Thermal Electricity Association, e del gruppo Solarpaces dell’agenzia internazionale dell’energia, prevede che entro il 2050 questa tecnologia potrebbe provvedere ad un massimo del 25% del dispendio energetico globale, e che un sostanziale incremento negli investimenti per la sua produzione è prossimo.
Fotovoltaico
Il fotovoltaico è, ad oggi, il sistema di sfruttamento dell’energia solare più diffuso. I fotovoltaici utilizzano delle celle solari per generare energia elettrica. Queste celle sono costituite da materiali semiconduttori che risentono dell’effetto fotovoltaico: che consiste nella proprietà di certi materiali di creare una corrente elettrica quando esposti alla luce.
I fotovoltaici, anche se presentano il problema di stoccaggio dell'energia, a differenza del processo precedente possono anche essere installati su piccola scala.
Il fotovoltaico è la tecnologia rinnovabile su cui si sta facendo più ricerca ed è anche quella che ha visto negli ultimi anni il maggiore incremento di investimenti nella sua produzione ed uso, secondo l’IEA entro il 2050 l’uso del fotovoltaico rappresenterà la fonte primaria globale di produzione di elettricità.
I vantaggi e gli svantaggi dell'energia solare
Vantaggi
Il vantaggio più considerevole è la riduzione dell’emissione dei gas serra e di inquinamento rispetto ai combustibili fossili,
usano un combustibile praticamente inesauribile, hanno un costo di mantenimento basso i
costi di produzione, con l’avanzamento tecnologico stanno diminuendo
non ci sono problemi di sicurezza.
Svantaggi
Il costo iniziale di produzione è alto.
Vi è una dipendenza dall’irraggiamento solare,a cui si provvede solitamente con l’utilizzo di una batteria che ne aumenta il costo e l’impatto ambientale.
Anche se l’energia in sé è pulita, la produzione della tecnologia non lo è completamente, a causa del trattamento di certi composti come il silicio.
Il solare oggi
Ad oggi l’energia solare produce il 4,5% dell’elettricità totale generata; in Italia, nel 2017, l’energia solare produceva il 7% dell'elettricità consumata nazionalmente. Gli incentivi per lo sfruttamento dell'energia solare (sia per quanto riguarda i fotovoltaici che gli impianti solari termodinamici) sono in continuo aumento, basti pensare che la produzione di fotovoltaici tra il 2016 e il 2022 è aumentata di un 26% annuo. Ciò è stato reso possibile grazie allo sviluppo di tecnologie, che ne hanno abbassato il costo, all'applicazione di incentivi per la loro applicazione e ad una maggiore consapevolezza pubblica del problema ambientale. Inoltre oltre ai processi che abbiamo mostrato molti altri sono in via di sviluppo, come ad esempio la fotosintesi artificiale.
Bibliografia:
https://www.repubblica.it/green-and-blue/2022/11/24/news/fotosintesi_artificiale_biocarburanti-375937218/
https://www.iea.org/energy-system/renewables/solar-pv
https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000377454/PDF/377454eng.pdf.multi
https://www.tdworld.com/renewables/article/21267236/energytech-iea-solar-energy-investment-topping-fossil-fuels-worldwide-in-2023?utm_source=TW+TDW+Energizing&utm_medium=email&utm_campaign=CPS230605053&o_eid=6629F4347467G0A&rdx.ident[pull]=omeda|6629F4347467G0A&oly_enc_id=6629F4347467G0A
https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_cell
https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_thermal_energy
https://www.treccani.it/enciclopedia/energia-solare_%28Enciclopedia-Italiana%29/
Idee, pensieri e commenti personali
Abbiamo già mostrato i molti vantaggi dell’energia solare e, da non esperto, non vedo perché non promuoverne lo sviluppo, visti i pressanti problemi causati dall’inquinamento e dal riscaldamento globale. (Vieri)