In questi ultimi tempi la tecnologia che ha superato ogni aspettativa è quella che sfrutta l’energia solare.

Una decina di anni fa questo tipo di energia rinnovabile produceva meno di un decimo dell’uno per cento rispetto al fabbisogno globale.

Poi, grazie ad una crescita che potremmo definire esponenziale, qualcosa è cambiato.

I costi di produzione hanno subito un calo non indifferente e le celle solari sono diventate sempre più efficienti.

Queste condizioni potrebbero volgere a favore degli obiettivi di sviluppo sostenibile dell’Agenda 2030.

Tra i Goal sottoscritti nel 2015 dai 193 Paesi membri dell’ONU, infatti, il settimo riguarda proprio l’energia pulita e accessibile.

L’energia pulita, naturalmente, è identificabile nella categoria dell’energia rinnovabile, in cui troviamo anche l’energia circolare. Inoltre, i due requisiti fondamentali per il “traguardo sette” sono l’accessibilità e l’efficienza.

Non possiamo riconoscere l’energia solare in quanto energia sostenibile se non facciamo in modo di evitare “sprechi”. Ma soprattutto che, dove possibile, le persone abbiano la facoltà di scegliere questo tipo di risorsa.

Oggi, costruire un impianto che genera energia pulita attraverso il potere del sole è significativamente più economico rispetto all’utilizzo di combustibili fossili.

Come pure il mantenimento di una struttura già esistente.

Per non parlare del fatto che investire ancora sull’energia non rinnovabile significa continuare a lasciare “impronte umane” per niente trascurabili.

Il panorama inerente all’energia che proviene dal sole è cambiato: in termini di costi e a livello di prestazioni. Richiede nuove analisi, più complete.

Secondo Forbes, rinomata rivista statunitense di economia, tutto ciò che pensiamo di sapere sull’energia solare è completamente da rivedere.

E per chi non fosse in grado di comprendere il cambiamento, il rischio è di perdere i benefici della tecnologia “più rivoluzionaria” che potessimo immaginare.

Applicazioni energia solare: cos’è, come funziona

L’energia solare è una risorsa naturale, “illimitata” e in crescita.

Sono finiti i giorni in cui solo gli incentivi potevano rendere interessanti (e redditizie) le installazioni solari. Grazie alle tecnologie moderne è sempre più facile catturarla e utilizzarla per il riscaldamento e l’elettricità.

Possiamo sfruttarla per supportare le attività che si svolgono in casa, nelle aziende, nelle scuole e negli ospedali.

Esistono diverse modalità attraverso cui riusciamo a generare energia attraverso il potere del sole. Alcune includono le celle solari ed i pannelli fotovoltaici. Poi abbiamo il solare termico, termodinamico (o a concentrazione) e l’architettura solare.

Le modalità sono diverse perché differenti sono i modi in cui possiamo catturare la radiazione solare e successivamente produrre energia.

Possiamo impiegare a nostro vantaggio sia l’energia solare attiva che quella passiva.

Per le tecnologie attive abbiamo bisogno di impiegare dispositivi elettrici o meccanici per convertire attivamente la forza del sole in calore o elettricità.

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I pannelli fotovoltaici: tecnologia solare attiva.

Grazie alle tecnologie solari passive, invece, non abbiamo necessità di affidarci ad ulteriori dispositivi. Ci basta usufruire del clima locale, sia per scaldare gli spazi durante l’inverno, sia per “riflettere” il calore nei periodi estivi.

Energia solare fotovoltaica

Oggi il fotovoltaico è una delle modalità più conosciute per utilizzare l’energia solare.

Si tratta di una tecnologia solare attiva, scoperta nel 1839 da Alexandre-Edmond Becquerel.

Il fisico francese scoprì che mettendo il cloruro d’argento in una soluzione acida ed esponendo il tutto alla luce del sole, gli elettrodi di platino collegati producevano corrente elettrica.

Questo processo per generare elettricità direttamente dal sole viene definito fotovoltaico.

Gli impianti per il fotovoltaico in genere si avvalgono di pannelli solari, decine o addirittura centinaia di celle solari.

Ogni cella contiene un semiconduttore, di solito costituito da silicio.

Nel momento in cui il semiconduttore assorbe la luce, un campo elettrico dirige gli elettroni nella “corrente”, che scorre in una determinata direzione.

I contatti metallici che si trovano nella parte superiore e inferiore delle celle dirigono la corrente verso un oggetto esterno. L’oggetto può essere piccolo come una calcolatrice solare o grande come una centrale elettrica.

A proposito, ormai abbiamo centrali fotovoltaiche sparse in tutto il mondo. Quelle più grandi si trovano negli Stati Uniti, in India e in Cina ed emettono centinaia di megawatt di elettricità.

Il fotovoltaico installato su scala ridotta è ancor più presente nelle varie regioni del globo.

I pannelli solari, infatti, possono essere applicati a tetti e pareti esterne degli edifici. Possiamo posizionarli lungo le strade per l’illuminazione o sfruttare le ridotte dimensioni delle celle solari per alimentare piccoli dispositivi come parchimetri o rulli compressori per l’immondizia.

Energia solare termica

Vengono anche chiamati collettori e sono dispositivi che vengono montati generalmente sui tetti per assorbire il calore del sole.

Scopo principale di questa tecnologia è quello di scaldare l’acqua o gli spazi di un’abitazione.

Esistono fondamentalmente due tipi di pannelli solari termici: a circolazione naturale e a circolazione forzata.

Attraverso il collettore viene riscaldato un liquido con funzione di termovettore che si trova all’interno di speciali tubi.

In modo da evitare il surriscaldamento delle sue componenti il collettore è costituito da materiale isolante.

Nei pannelli solari a circolazione naturale il serbatoio di accumulo si trova nella parte superiore, dove circola il liquido.

Nella circolazione forzata viene utilizzata una pompa per fare in modo che il fluido circoli tra scambiatore di calore e pannello. In questo caso il serbatoio si trova in basso, per questo è preferibile posizionare a terra e non sul tetto questo tipo di pannelli.

Energia solare a concentrazione o solare termodinamico

Un altro esempio di tecnologia solare attiva è l’energia solare a concentrazione. E’ una sorta di evoluzione del pannello solare termico.

La tecnologia di base utilizza lenti e specchi per “focalizzare” la luce solare da un’area vasta ad una molto ridotta. L’area di radiazione riscalda un fluido che a sua volta genera elettricità o alimenta qualche altro processo.

I forni solari sono un importante esempio di energia solare a concentrazione.

Esistono tipi diversi di forni solari, tra cui le torri ad energia solare ed i riflettori di Fresnel. In ogni caso utilizzano lo stesso metodo per catturare e convertire l’energia, ciò che cambia è la struttura dell’installazione.

Gli impianti a concentrazione furono sviluppati negli anni ’80, la struttura più grande al mondo si trova nel deserto del Mojave, in California. Una serie di strutture creano un sistema di generazione di elettricità che produce oltre 650 gigawattora ogni anno.

Utilizzando il solare a concentrazione su scala ridotta, invece, siamo giunti a produrre energia per i cosiddetti “fornelli solari”. Molte persone, in tanti villaggi del mondo usufruiscono di fornelli solari: per esempio per bollire l’acqua per i servizi igienici, ma anche per cucinare cibo.

I fornelli solari offrono vantaggi importanti. Rispetto ai fornelli a legna non creano il rischio di incendio e non producono fumo. In più non necessitano di carburante, quindi ridimensionano la perdita di habitat nelle foreste.

Gli alberi che servirebbero come combustibile possono continuare a vivere e ad elargire tutti i loro benefici sul territorio.

Le cucine solari offrono una “sana” modernizzazione. Gli abitanti dei villaggi possono dedicarsi ad attività come l’istruzione, gli affari, la salute…impiegando quel tempo che avrebbero dedicato alla raccolta della legna.

Per tutti questi motivi sono diffusi in aree molto diverse tra loro, come: Ciad, Israele, India e Perù.

Architettura solare

Il sole sorge e riscalda gli uomini, la natura, gli oggetti e i materiali sulla Terra.

Durante il giorno questi materiali assorbono calore dalla radiazione solare e di notte, alcuni di essi, possono rilasciare calore nell’atmosfera.

Le tecnologie ad energia solare passiva sfruttano questo processo naturale di riscaldamento e raffreddamento. Per questo sono spesso coinvolte nella progettazione degli edifici.

Innanzitutto, prima della costruzione, gli ingegneri o gli architetti possono allineare l’edificio con il percorso del sole per ricevere la maggiore quantità di luce solare necessaria per diverse tecniche.

Un modello di architettura solare passiva sono i tetti verdi.

Tetti completamente ricoperti di vegetazione, per secoli una tradizione in Scandinavia.

Necessitano di terreno e irrigazione per le piante e di uno strato impermeabile al di sotto del “giardino”. I tetti verdi possono ridurre la quantità di calore assorbita o persa e forniscono una ricca risorsa di vegetazione.

Attraverso la fotosintesi, le piante sui tetti assorbono anidride carbonica ed emettono ossigeno. Quindi, filtrano gli inquinanti di acqua piovana e aria, compensando alcuni effetti dell’uso di energia in quello specifico spazio.

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Sono diventati popolari in Australia, Europa occidentale, Canada e Stati Uniti

I tetti verdi contrastano l’effetto “isola di fuoco urbano”.

Immaginate le città affollate: costruite con materiali che assorbono il calore (come l’asfalto e il cemento), gli edifici alti che bloccano il vento (e i suoi effetti di raffreddamento). In alcune di queste città alte quantità di calore disperso sono generate dall’industria e dal traffico.

La temperatura di questi luoghi è spesso più alta rispetto alle aree circostanti. Perciò utilizzare lo spazio disponibile del tetto per piantare alberi, significa alleviare l’aumento della temperatura nelle aree urbane.

Energie rinnovabili e potere del sole: ricerca e pandemia

Uno studio, pubblicato su Oxford Review of Economic Policy, ci racconta quanto possa giovare puntare allo sviluppo sostenibile e sull’energia rinnovabile.

La ricerca è supportata dal premio Nobel per l’economia Joseph Stiglitz e da personaggi come Cameron Hepburn, Brian O’Callaghan, Nicholas Stern, Dimitri Zenghelis.

A quanto pare, le fonti di energia rinnovabile sono una risorsa che può aiutarci ad uscire dall’attuale crisi economica perchè consentono un maggiore risparmio sul lungo termine, generano più occupazione e offrono migliori rendimenti nel breve termine.

I ricercatori hanno analizzato più di 700 pacchetti di “stimolo finanziario” attuati durante la crisi del 2008 e hanno intervistato 231 esperti (28 italiani). Banche centrali, ministeri della finanza, accademici e think tank di 53 paesi.

I risultati mostrano, tra i diversi vantaggi, i benefici degli investimenti per la produzione di energie rinnovabili, come l’eolico o il solare.

Solo la costruzione delle infrastrutture necessiterebbe del doppio di posti di lavoro rispetto agli investimenti sull’energia non rinnovabile.

Ogni milione di dollari di spesa corrisponde a:

  • 7,49 posti di lavoro a tempo pieno nelle infrastrutture per le energie rinnovabili
  • 7,72 nell’efficienza energetica
  • 2,65 nei combustibili fossili

Anche per l’Italia, energia rinnovabile significa approfittare di un’incredibile opportunità di sviluppo:

  • per la crescita del Pil
  • a favore di occupazione e avanzamento tecnologico
  • per ottimizzazione gli impianti all’avanguardia

Italia Solare e Ater hanno inviato una lettera al premier Conte in cui parlano di una svolta possibile e necessaria, anche se impegnativa. Scrivono:

“Nel settore solare una serie di interventi ben mirati, praticamente tutti a costo zero o molto modesto, consentirebbero al nostro settore di creare oltre 100mila di posti di lavoro”

Sottolineano:

“Contribuendo anche in modo significativo alla ripresa del Pil nazionale dopo il tremendo rallentamento di questo drammatico periodo”.

L’energia solare per uno sviluppo sostenibile

Abbiamo detto che gli investimenti per gli impianti ad energia solare sono in crescita in tutto il mondo e molto più economici rispetto ai tempi passati.

Per questo alcuni paesi arabi e altri, come l’India, ritengono che questa tecnologia sia la migliore soluzione a lungo termine.

Sappiamo che il solare non può risolvere tutto.

Quando e dove il sole non splende, anche se i sistemi di accumulo per immagazzinare energia in eccesso sono sempre più accessibili, in molti luoghi, per creare un sistema autosufficiente, sarà necessario combinare l’energia solare con l’idroelettrico o con l’energia eolica.

In alcuni Paesi l’adattamento della tecnologia alle esigenze locali richiederà un drastico cambiamento e una grande determinazione per decarbonizzare le industrie.

Queste molto spesso sono dipendenti dai combustibili fossili, che altrettanto frequentemente bisogna importare dall’estero.

In ogni caso, quello che possiamo fare è riflettere sulla scelta giusta, quella più consona al territorio e alle risorse del luogo.

Una scelta sostenibile, per le persone e il pianeta.