Energia solare

Il sole è la stella che ha permesso lo sviluppo della vita sulla Terra, la prima ed essenziale fonte di energia del pianeta.

Grazie al calore e alla luce emesso dal sole, è stato possibile lo sviluppo della civiltà umana: testimonianza di questa importanza basica è la sua associazione con una divinità presso quasi tutte le culture politeistiche dell'antichità, e lo sviluppo di moltissimi miti e leggende relazionate con la stella.

Storicamente, il primo utilizzo dell'energia solare da parte dell'uomo per ottenere uno scopo concreto si può considerare l'incendio delle navi romane nella rada di Siracusa da parte di Archimede: infatti questi viveva nella città greca, assediata dai Romani, nel corso del II secolo a. C, e attraverso un complesso sistema di specchi riuscì per mesi a ritardare la caduta della sua patria, concentrando i raggi solari sulle navi nemiche, facendole infiammare e affondare.

Escludendo questo antichissimo esempio, lo studio e lo sviluppo di una forma concreta di ricavare dal sole energia concretamente utilizzabile, immagazzinabile e trasportabile risale a molti secoli dopo. La prima cella solare è stata costruita nel 1883 dall'inventore americano Charles Fritz; da allora, soprattutto nel Novecento, lo sviluppo della tecnologia in questo campo è stato rapidissimo.

Attualmente è possibile ottenere dai raggi solari, attraverso appositi pannelli e relativi sistemi di trasformazione, due tipi di energia: termica o elettrica. Un impianto solare termico è un'apparato molto semplice, che si compone di un pannello esposto al sole, uno scambiatore dove circola il liquido che riceve il calore (la circolazione del fluido può essere naturale o forzata) e un serbatoio dove l'energia viene accumulata. Il tipo di pannelli solari utilizzati per questi impianti ha un costo abbastanza elevato, però ha dalla sua parte una lunga vita (stimata in 30 anni) e una manutenzione pressoché inesistente (essendo necessaria solo una periodica pulizia, affinché mantengano la migliore efficienza nell'accumulo).

Questo tipo di impianti è adatto a zone dove non si riscontrino temperature eccessivamente rigide durante le ore notturne: infatti il congelamento dell'acqua nello scambiatore potrebbe danneggiare irrimediabilmente l'impianto. Generalmente questo tipo di impianti si presta ad un utilizzo domestico, per ottenere acqua calda per le necessità quotidiane e per il riscaldamento degli ambienti, utilizzando la stessa all'interno dei termosifoni, sostituendosi totalmente o parzialmente a caldaia o scaldabagno.

Nel caso di una sostituzione parziale, questi entreranno in funzione solo quando la temperatura dell'acqua riscaldata dal sole sia troppo bassa, rimanendo accesi comunque solo fino al raggiungimento della temperatura ideale, grazie ad una apposita valvola termostatica in grado di accendere e spegnere la caldaia. I risparmi sono notevoli, e permettono di recuperare in pochi anni l'investimento iniziale: si calcola che dei 20 / 30 anni di vita dell'impianto, 6 / 8 servano per ammortizzare il costo.

A questo, bisogna aggiungere che spesso vengono erogati finanziamenti governativi che coprono in parte il costo iniziale: pertanto è buona norma controllare attentamente se esistesse qualche aiuto statale prima di procedere ad un'istallazione.

Esiste anche una applicazione industriale che consente di ottenere energia elettrica da questo tipo di impianti, utilizzando l'energia solare per portare l'acqua all'ebolizione e attivare così apposite turbine (come in una più comune centrale termica, utilizzando però energia solare al posto di carbone fossile, gas, gasolio o legna). Il secondo modo di ottenere energia dal sole è attraverso un impianto fotovoltaico.

Questo si compone basicamente di pannelli solari, di materiali tecnologicamente evoluti come policristallino o monocristallino. Gli impianti fotovoltaici possono essere di due tipi, ad isola o collegati alla rete elettrica. I cosiddetti impianti ad isola sono i più semplici, utilizzati per la produzione di piccole quantità di energia, utilizzata direttamente a pochi metri dal pannello stesso: l'energia solare viene catturata dai pannelli, convertita in energia elettrica e quindi trasformata attraverso un inverter dalla tensione di 12 / 24 a 110 / 220 Volt, in maniera che possa essere utilizzabile per le comuni apparecchiature elettrodomestiche.

L'energia elettrica così ottenuta viene accumulata in apposite batterie ricaricabili, ed erogata per il funzionamento degli apparecchi che vengano quindi collegati. L'utilizzo di impianti fotovoltaici ad isola è frequentissimo in apparecchiature lontane dalla rete elettrica tradizionale, come i lampioni in strade isolate, o su mezzi di trasporto impossibilitati altrimenti a rifornirsi di energia elettrica, come camper e barche (sostituendosi quindi ai classici generatori a benzina, o più spesso integrandosi ad esso).

Questi impianti sono comunque molto diffusi anche per utilizzi domestici, dove vanno a produrre l'energia elettrica necessaria per le esigenze di una abitazione. Gli impianti fotovoltaici possono altrimenti essere collegati alla rete elettrica, e pertanto sarà necessario che questi possiedano, oltre alle già citate caratteristiche, anche una quadristica di connessione e controllo ed appositi cavi di collegamento alla rete. Questi impianti, anche grazie ai consistenti finanziamenti statali, hanno goduto di una grande diffusione negli ultimi anni.

Sono presenti impianti di questo tipo di varie dimensioni, da piccoli moduli sui tetti delle case (per cui il proprietario diviene un produttore di energia elettrica, che vende alla compagnia di fornitura ricevendo in cambio un beneficio economico) a grandissimi impianti installati in zone generalmente scarsamente abitate, come per esempio gli impianti di Montalto di Castro o di Rovigo, in Italia, o quello di Alcorón in Spagna.

I vantaggi dell'energia solare sono notevoli: infatti è totalmente priva di emissioni nocive ed ha un rendimento molto buono; inoltre è possibile installare impianti di dimensioni variabili e praticamente in qualsiasi luogo, dal tetto di una casa ad ampie zone desertiche, altrimenti quasi inutili al genere umano. Lo svantaggio più grande è il costo elevato dei materiali per la costruzione degli impianti, principalmente silicio, che necessitano inoltre l'utilizzo di una grande quantità di sostanze tossiche nel corso della lavorazione.

Questo inoltre provoca problemi per lo smaltimento di pannelli solari, alla cessazione della loro vita utile. Nonostante questi svantaggi, i benefici sono enormemente superiori, e con l'evoluzione tecnologica degli ultimi anni tutto fa ben sperare in una semplificazione del processo e in una riduzione di questo tipo di problemi.