Altre stanze in Sole
Altri articoli della stanza Sole
Le fonti energetiche: Energia Solare/Fotovoltaica - Paola Girdinio -
L’energia solare e fotovoltaica appartengono alla categoria delle cosiddette energie RINNOVABILI, dal momento che la loro disponibilità è inesauribile, almeno fino a quando il Sole non si spegnerà.
Esse sono costituite dalla cosiddetta “energia di flusso”, che investe il nostro pianeta in enorme quantità; l’intercettazione e lo sfruttamento di una piccola parte di tale flusso sarebbero più che sufficienti per il soddisfacimento dei fabbisogni dell’umanità.
Da queste considerazioni nasce la “buona stampa” che l’energia solare e fotovoltaica riscuotono.
Ma questa è teoria.
Purtroppo le cose, viste con un approccio tecnologico serio, sono assai meno favorevoli: vediamo i motivi.
La Terra riceve dal Sole potenza per circa 1.4 kW/m2; ma soltanto circa 1 kW/m2 riesce ad attraversare l’atmosfera: pertanto, se si ha necessità di grandi potenze, occorrono impianti su grandi estensioni di territorio.
Da notare che la potenza indicata sopra non rappresenta un valore medio nell’arco della giornata, ma il massimo ragionevolmente ottenibile a mezzogiorno in buone condizioni meteo. Alle nostre latitudini il valore medio annuale è di circa 150 W/m2.
Al massimo (Africa subsahariana, deserto Arabico) si può arrivare a 300 W/m2, intesi come potenza media ricevuta sulla terra dal sole.
Distinguiamo a questo punto nettamente i due possibili usi dell’energia solare: questa può essere impiegata direttamente come energia termica, tipicamente per la produzione di acqua calda sanitaria, oppure convertita in energia elettrica mediante impianti di generazione “solari termici”, oppure impianti fotovoltaici.
Lo sfruttamento dell’energia solare per la produzione di acqua calda sanitaria è semplice, si effettua con dispositivi poco costosi (in sostanza pannelli che contengono acqua e sono verniciati in modo da assorbire la maggior parte della radiazione solare), che danno ottimi risultati in termini di resa economica, e dovrebbero essere fortemente raccomandati dalle Autorità; ad esempio un campeggio potrebbe abbattere quasi per intero le spese per la produzione di acqua calda per le docce, e così una gran parte delle abitazioni situate in climi miti.
Viceversa, per la trasformazione in energia elettrica, indispensabile per poter trasmettere l’energia a distanza e per l’immagazzinamento, occorrono dei sistemi di conversione: le cosiddette centrali “solari termiche” sono dotate di una caldaia solare in cui un fluido è fatto evaporare concentrando su di esso con un gran numero di specchi la radiazione solare.
Il fluido evolve in una turbina che fa ruotare un generatore, e l’energia elettrica prodotta è immessa in rete.
Il fluido scaricato dalla turbina viene condensato (raffreddato) e riimmesso in caldaia.
Dal momento che la conversione di energia avviene tramite un ciclo termico, il rendimento del ciclo è superiormente limitato da quello del ciclo di Carnot.
Di conseguenza non tutta la (scarsa) energia che si può recuperare dal sole viene resa disponibile, ma solo una frazione.
Quindi, per produrre potenze significative occorrono notevolissime estensioni di terreno ricoperte da specchi, che vanno manutenuti, periodicamente ripuliti, sono costosi ed esteticamente assai impattanti.
Per quanto riguarda il solare FOTOVOLTAICO, la radiazione solare è convertita direttamente (per effetto fotoelettrico) in energia elettrica.
Tuttavia l’efficienza di conversione è tanto migliore quanto più alta è la FREQUENZA della radiazione (infatti le celle fotovoltaiche hanno iniziate ad essere usate per produrre energia sui satelliti artificiali, ove funzionano assai meglio che sulla Terra, perché la luce solare non è schermata dall’atmosfera).
A terra il rendimento effettivo è dell’ordine del 20%, per cui i 150 W/m2 medi annuali teorici divengono circa 30 W/m2 medi.
Evidente che per avere produzioni significative occorrono grandi estensioni di pannelli, che hanno costi elevati.
Addirittura, fino a non molto tempo fa, l’energia impiegata nel processo produttivo delle celle fotovoltaiche era maggiore di quella che le celle potevano restituire durante la loro vita utile.
Per questi motivi, al di là della pubblicistica che ha aprioristicamente decretato che il FOTOVOLTAICO sarebbe la soluzione ai problemi energetici dell’umanità, la realtà è che si tratta di un sistema assai costoso, che fornisce risultati quantitativamente insignificanti, e che ben difficilmente può avere reddititività economica, anche in presenza di forti incentivi.
Può avere senso solo per produrre piccole quantità di energia in luoghi isolati, in cui il costo di un generatore o di una linea sarebbe proibitivo.