Sistema solare Sistema solare

La luce del sole è una radiazione elettromagnetica formata da fotoni, particelle elementari di energia luminosa. Essa ha origine dalla reazione di fusione nucleare che avviene nella massa del sole, dove atomi di idrogeno si trasformano in atomi di elio: la parte di massa che sparisce si trasforman energia liberata, che si spinge verso lo strato esterno del sole e fuoriesce nello spazio infinito. Il nostro pianeta intercetta una frazione di questa energia, che è tuttavia una quantità enorme: l’illuminazione di un’ora equivale al consumo di energia in un anno di tutto il mondo. Le radiazioni emesse dal sole forniscono al tempo stesso luce e calore e sono utilizzate in due modi: • la luce per produrre elettricità con pannelli fotovoltaici; • il calore per riscaldare l’acqua con i pannelli solari. Si parla pertanto di solare termico e di solare fotovoltaico.

SOLARE TERMICO Il solare termico sono i pannelli solari che scaldano l’acqua per usi domestici. Dentro il pannello c’è una piastra nera assorbente con i tubi dove circola un fluido (per esempio miscela di acqua e antigelo). Essa assorbe il calore e lo porta in circuito chiuso al serbatoio che contiene l’acqua da riscaldare. Esistono due tipi principali di collettori: • il pannello vetrato è il modello più semplice e serve per riscaldare l’acqua per usi sanitari; • il pannello a tubi sottovuoto ha un alto rendimento e può anche integrare l’impianto di riscaldamento invernale delle case.

Pannello piano vetrato È una scatola piana che contiene al suo interno l’assorbitore, una lastra metallica dove sono saldati i tubi di rame dove circola il fluido, entrambi verniciati di nero. Il coperchio è di vetro trasparente, così la luce può entrare e quando colpisce l’assorbitore diventa calore che resta intrappolato come in una serra. Il calore scalda il fluido circolante che lo trasferisce a un serbatoio. Un metro quadrato di pannello può produrre 50 litri di acqua calda a 40-60 °C a seconda della stagione e dell’esposizione.

Solare termodinamico Questa centrale elettrica è una piattaforma coperta da migliaia di specchi parabolici disposti per file parallele su strutture fisse. Per circa otto ore al giorno essi riflettono i raggi del sole su un lunghissimo tubo ricevitore, collocato lungo l’asse del fuoco, dove circola un liquido che assorbe il calore. Nell’edificio della centrale il calore viene trasferito all’acqua che diventa vapore in pressione e aziona il gruppo turbina- alternatore. C’è anche una caldaia dove si brucia il metano (o il gasolio) per generare il vapore quando manca il sole. La centrale può avere una potenza di 40 MW, che può servire una piccola città di circa 30 000 abitanti, ed è collegata alla rete nazionale. È la centrale più promettente per l’alto rendimento e i costi contenuti.

Centrale solare a specchi piani Questa centrale elettrica è una piattaforma coperta da centinaia di eliostati, grandi pannelli ricoperti da specchi piani. Ogni eliostato è montato su un grosso gambo cilindrico dove c’è il meccanismo per inseguire il sole per circa otto ore al giorno. Tutti gli specchi riflettono la luce su una grande caldaia posta in cima a una torre, dove si formano le altissime temperature (anche a 500 °C) che producono il vapore. Il vapore in pressione entra nell’edificio della centrale dove aziona il gruppo turbina-alternatore. Questa tecnologia, già sperimentata verso il 1980 e poi abbandonata, è stata riscoperta e perfezionata in Spagna. Nel 2007 è stata inaugurata la centrale di Siviglia da 11 MW.

Solare fotovoltaico Il fotovoltaico è la tecnologia per produrre energia elettrica direttamente dal sole. Quando la luce colpisce una cella fotovoltaica, che è una lastrina di vetro blu scuro, dai due fili estremi esce una corrente continua. Collegando molte celle in serie si ottiene qualunque potenza. Il modulo fotovoltaico è l’unità pratica di montaggio, cioè il pannello che contiene le celle. Il modulo base ha una potenza di 50 watt, un modulo più grande di 200W. L’impianto più diffuso è formato da 20 o 30 m2 di moduli, che vengono integrati nelle facciate e sui tetti degli edifici (figura) e forniscono una potenza di 2-3 kW di picco.

Pannelli fotovoltaici Ogni pannello è formato da una struttura metallica grande come un appartamento, ricoperta da migliaia di celle fotovoltaiche.

È sostenuto da un grosso gambo che contiene il meccanismo di movimento per seguire il corso del sole.

Energia, i molti usi

La luce del sole è la fonte di energia pulita, rinnovabile ed inesauribile per eccellenza. Tuttavia è una fonte molto diluita e servono vasti territori per raccoglierla in quantità significative. Il fotovoltaico e il solare termico non possono sostituire al 100% la produzione di energia elettrica, perché l’energia del sole è abbastanza intensa solo per otto ore al giorno. Tuttavia possono contribuire a evitare nuove centrali termoelettriche a carbone o a gas, riducendo in questo modo l’emissione di CO2 e di altre sostanze nocive all’ambiente. Le applicazioni più promettenti sono gli impianti integrati negli edifici, sia per abitazione che industriali. Facciate e tetti coperti con moduli fotovoltaici, e pannelli solari termici per riscaldare l’acqua e gli ambienti, contribuiscono in forma «diffusa» ma determinante alla difesa dell’ambiente.