L’energia rinnovabile solare è nota anche come radiazione solare o insolazione. In parole povere, il sole è una fonte e l’uomo la utilizza per produrre l’energia di cui ha bisogno.
E’ una fonte di energia completamente gratuita e ce n’è in abbondanza. Anche se il sole si trova a 90 milioni di chilometri dalla terra, ci vogliono meno di 10 minuti perché la luce viaggi da quella distanza.
Il sole arriva fino a noi sotto forma di calore e luce. Queste sue proprietà sostengono tutta la vita sulla Terra, determinano il clima e le condizioni atmosferiche del Pianeta.
La terra riceve 174 Petawatt di radiazione solare, in entrata nell’alta atmosfera. Circa il 30% viene riflesso nello spazio e il resto viene assorbito dagli oceani, dalle nuvole e dalle terre emerse.
Il ciclo dell’acqua è un risultato importante del potere solare. La terra, gli oceani e l’atmosfera assorbono la radiazione solare e la loro temperatura aumenta.
L’aria calda sale dagli oceani ad altezze elevate, le nuvole create dalla condensazione del vapore acqueo causano piogge e l’acqua viene riportata alla superficie terrestre. Completa così il suo ciclo.
Un altro utilizzo del potere solare, in natura, è quello che avviene attraverso la fotosintesi. L’energia solare viene convertita in energia chimica dalle piante, che creano la biomassa costitutiva dei combustibili fossili.
E’ stata la crisi petrolifera del 1970 a rivelare la delicata natura dei combustibili fossili come fonte di energia per il mondo.
Quindi la ricerca nella tecnologia delle energie rinnovabili, come quella dell’energia solare (ed eolica), ha guadagnato slancio e le energie non rinnovabili vengono progressivamente abbandonate.
Cos’è l’energia rinnovabile solare?
L’energia solare è responsabile in modo preponderante della classe di risorse collettivamente nota come energia rinnovabile, o energia sostenibile. Quindi, dire energia solare significa anche comprendere, a grandi linee, le tecnologie che utilizzano la luce del sole.
L’energia solare designa, in particolare, le tecnologie che convertono la luce solare in elettricità e in alcuni casi in energia termica o meccanica.
Le applicazioni sono diverse e risalgono a millenni fa. Nel 700 a.C. venivano utilizzate lenti per fare il fuoco ingrandendo i raggi del sole.
I greci, i nativi americani e i cinesi hanno riscaldato i loro “edifici” orientandoli verso il sole.
In Europa gli agricoltori usavano orientare la disposizione dei campi in rapporto alla “massa termica” per aumentare la resa dei raccolti durante la Piccola Era Glaciale.
Oggi dunque, con le moderne tecnologie, continuiamo a sfruttare il sole per rifornirci del riscaldamento dell’acqua, dell’illuminazione e persino per volare.
Nel 1866, l’ingegnere francese Auguste Mouchout azionò con successo un motore a vapore con la luce del sole. Questo è il primo esempio conosciuto di un dispositivo meccanico ad energia solare.
Nei cinquanta anni successivi, altri inventori come Ericsson, Tellier e Shuman svilupparono dispositivi ad energia solare per l’irrigazione, la refrigerazione e la locomozione.
La progenie di questi primi sviluppi sono le centrali solari a concentrazione.
L’era moderna dell’energia solare, invece, è iniziata nel 1954. Fu allora che i ricercatori dei Bell Laboratories svilupparono una cella fotovoltaica in grado di convertire efficacemente la luce in elettricità.
Fu questa la svolta che segnò il cambiamento radicale nel modo in cui l’energia viene generata.
Da allora l’efficienza delle celle solari è migliorata dal 6% al 15% con celle sperimentali che hanno raggiunto un’efficienza superiore al 40%.
Applicazioni dell’energia rinnovabile solare
L’energia solare, che comprende il calore radiante e la luce del sole, può essere sfruttata con alcune tecnologie moderne. Non solo per le celle fotovoltaiche, ma anche per la fotosintesi artificiale, l’architettura solare e l’elettricità termica solare.
La diversità delle forme e la lunga storia dell’energia solare si manifestano in una grande varietà di applicazioni.
Molte tecnologie utilizzano l’energia solare, queste sono classificabili in: attive, passive, dirette e indirette.
I sistemi solari attivi utilizzano componenti elettrici e meccanici come meccanismi di “inseguimento”, pompe e ventilatori trasformano la luce solare e la rendono utilizzabile per il riscaldamento, l’illuminazione o come energia elettrica.
I collettori solari termici sono un esempio di tecnologia solare attiva.
I sistemi solari passivi utilizzano tecniche non meccaniche di controllo, conversione e distribuzione della luce anche per il raffreddamento o la ventilazione.
Queste tecniche includono la selezione di materiali con proprietà termiche favorevoli, la progettazione di spazi che fanno circolare l’aria in modo naturale e il riferimento della posizione di un edificio rispetto al sole. I camini solari sono sistemi di ventilazione solare passivi.
Il solare diretto si riferisce generalmente a tecnologie o effetti che comportano una singola conversione della luce solare che si traduce in una forma di energia.
Una cella solare o fotovoltaica, per esempio, è un dispositivo che converte la luce in elettricità utilizzando l’effetto fotovoltaico diretto.
Fino a poco tempo fa, il loro utilizzo è stato limitato a causa degli elevati costi di produzione. Successivamente il calo dei costi ha ampliato sempre di più la gamma di opzioni.
Il solare indiretto, al contrario, si riferisce a tecnologie che comportano trasformazioni multiple della luce solare che a loro volta vengono convertite in energia utilizzabile.
L’energia solare concentrata (indiretta) utilizza grandi fasci di luce, vengono focalizzati in un piccolo fascio utilizzando gli specchi.
Impianti solari per la sostenibilità
Le tecnologie principali per sfruttare le radiazioni elettromagnetiche in arrivo dal sole riguardano i pannelli solari:
- Termici
- Fotovoltaici
- A concentrazione (o termodinamici)
E’ possibile collegare pannelli solari a qualsiasi casa o edificio, e pure ai mezzi di trasporto.
I pannelli fotovoltaici montati perpendicolarmente all’arco solare massimizzano l’utilità e quando si collegano ad un inverter sono in connessione con la rete.
I pannelli solari possono essere utilizzati anche per caricare batterie o altri dispositivi di accumulo dell’energia.
La batteria immagazzina l’elettricità e questa può essere utilizzata in un secondo momento, come nelle giornate nuvolose o durante la sera.
Per trasformare l’energia del sole in energia termica, invece, bisogna utilizzare il collettore solare. Il funzionamento è differente dal fotovoltaico. Il collettore riscalda un liquido che scorre all’interno di tubi e poi trasporta il calore fino ai luoghi in cui viene utilizzato.
Il solare termodinamico, infine, è utile soprattutto per fornire acqua calda all’interno delle abitazioni, in qualsiasi condizione atmosferica. Il suo funzionamento è basato sull’unione tra il sistema della pompa di calore e il collettore termico.
I raggi solari sono raccolti e accumulati sotto forma di calore e convertiti tramite turbine in energia elettrica. Il solare termodinamico può essere utilizzato a livello domestico ed anche su larga scala.
Esistono, tra l’altro, veri e propri sistemi di accumulo termico, che possono immagazzinare l’energia solare sotto forma di calore utilizzando materiali comuni (come la pietra, la terra e l’acqua) con un elevato calore specifico.
Una curiosità dal mondo rinnovabile
Un esempio interessante di impianto che sfrutta l’energia del sole, ma questa volta insieme a quella eolica è: la torre solare. Questa torre possiede alla sua base un collettore, che accumula il calore dei raggi del Sole come farebbe una serra.
La torre, cui è collegato il collettore, grazie alla sua altezza attraversa differenti temperature tra base e apice. E’ così che la corrente di aria calda sale e fa muovere le turbine, producendo elettricità.
Energia rinnovabile prodotta dal sole: vantaggi e svantaggi
Grazie all’energia solare è possibile una immensa riduzione nell’uso di energia non rinnovabile.
Un uso economicamente vantaggioso è stato quello di dispositivi a bassissima potenza come le calcolatrici. Sembra niente, ma dai piccoli cambiamenti giungono sempre nuove possibilità.
Un altro uso è stato quello in applicazioni remote come i telefoni di emergenza stradali, il telerilevamento, la protezione catodica delle linee di tubature.
E ancora per l’alimentazione di satelliti in orbita e di veicoli spaziali. Le missioni spaziali di vari paesi utilizzano l’energia solare per alimentare le loro astronavi.
Le critiche mosse a discapito dell’energia solare riguardano più che altro: i costi, l’efficienza per la sua caratteristica intermittenza e il fatto che per produrre pannelli fotovoltaici occorre sfruttare una grande quantità di energia, generata in alcuni casi da fonti non rinnovabili.
Chi, invece, sostiene l’utilizzo di energia rinnovabile solare sa bene quali sono i vantaggi e guarda a queste ed eventuali altre critiche come possibili limiti che attualmente si rivelano sempre più facilmente superabili.
L’energia solare non produce inquinamento (neppure acustico), non ha effetti sull’ambiente, è affidabile ed è quindi un’energia circolare, ovvero ecologica. È ciò di cui abbiamo bisogno, non solo come energia rinnovabile in Italia ma nel mondo.
Sebbene l’energia solare sia utilizzata su larga scala, essa fornisce solo una piccola frazione dell’approvvigionamento energetico mondiale.
Attualmente, solo un decimo del fabbisogno energetico globale è soddisfatto dall’energia solare, ma il potenziale per il futuro è sbalorditivo.
Il fatto che utilizzare energia solare possa ridurre significativamente il costo delle bollette elettriche, a questo punto sembra quasi superfluo. Guardando ai benefici da trarre rispetto alla situazione ambientale, siamo ben consapevoli della necessità di energia sostenibile!
Esistono, infatti, incentivi fiscali a favore dell’utilizzo di energia circolare in quanto i governi di tutto il mondo cercano di stimolare l’uso del solare (dell’energia geotermica e dell’energia eolica) per guadagnare in termini ecologici e risparmiare allo stesso tempo denaro.
L’energia rinnovabile solare e la crescita sostenibile
In quasi tutte le discussioni sui cambiamenti climatici, le energie rinnovabili sono solitamente in cima alla lista delle azioni di cui le persone possono occuparsi per evitare gli effetti peggiori dell’inquinamento.
Accade questo perché le fonti di energia rinnovabile, come il solare, non emettono anidride carbonica e altri gas serra che contribuiscono al surriscaldamento globale.
Parlare di cambiamento climatico significa fare riferimento non solo all’aumento delle temperature medie, ma anche ad eventi meteorologici estremi e devastanti.
L’innalzamento del livello del mare, lo spostamento di intere popolazioni, della fauna selvatica dagli habitat peculiari e una serie di altri impatti poco rassicuranti, dipendono tutti dalla questione climatica.
Purtroppo negli ultimi 150 anni, abbiamo fatto troppo affidamento sull’energia non rinnovabile. Utilizzando carbone, petrolio e altri fossili per “alimentare” qualsiasi cosa (compreso l’inquinamento), abbiamo rilasciato troppo gas serra attraverso la loro combustione.
Abbiamo raggiunto livelli storicamente elevati, negativamente elevati.
Anche se non volessimo pensare all’imminente disastro ambientale, anche se volessimo convincerci che si tratta di un gigantesco complotto, dovremmo comunque fare i conti col fatto che i combustibili fossili sono una risorsa finita.
La sfida del cambiamento
Per rinnovare “il contratto d’affitto sul pianeta” la nostra energia deve essere rinnovabile, un’energia circolare che non prevede scarti e contribuisce alla sostenibilità.
Il settore è in crescita, crea posti di lavoro, amplia l’accesso all’energia nei paesi in via di sviluppo e tutti questi fattori hanno contribuito alla rinascita delle nostre vite.
Il solare negli ultimi anni ha stabilito nuovi record per la produzione di elettricità e pur essendo consapevoli del fatto che anche questo tipo di energia non è immune a compromessi e dibattiti, noi pensiamo che sia sano mantenere sempre vivo il confronto.
Resta il modo migliore per crescere.
E non parliamo della crescita a tutti i costi, che in molti casi ha portato alla distruzione. Facciamo comunque riferimento ad una crescita sostenibile, equilibrata, che rispetti i tempi dell’uomo e del pianeta.
Una crescita culturale, un’evoluzione, un cambio di mentalità che potrebbe avvenire proprio grazie al sole e alla luce che irradia, nel cammino di ognuno di noi.
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