Risorse energetiche alternative rinnovabili:
energia solare

1. Energia solare (Inserto Web-bibliografico: Fonte Mybestlife)
Energia. raggiante prodotta nel Sole per effetto di reazioni nucleari e trasmessa alla Terra sotto forma di radiazione elettromagnetica. L'intensità della radiazione solare, cioè la quantità di energia che il SoIe irraggia ogni secondo su 1 cm2 di superficie terrestre, è detta costante solare; il suo attuale valore, calcolato quando la Terra si trova a una distanza media dall'astro, è 1,37 x 106 erg s-1 cm-2 (1,97 cal/cm2 al minuto) ma sembra variare dello 0,2% in trent'anni. Questa stima tuttavia prevede che l'atmosfera sia assolutamente trasparente alla radiazione, mentre gli effetti di assorbimento e di dispersione riducono molto l'ammontare di energia effettivamente disponibile.

Energie rinnovabili: sogniamo con i numeri

Ciò significa che la quantità di energia che il sole fornisce alla terra è 10.000 volte più grande dell'energia consumata ogni anno dalle attività dell'uomo. Ora consideriamo che l'efficienza media dei sistemi fotovoltaici attualmente utilizzati (comprensiva delle perdite di impianto) sia pari all'1 %. Per assurdo coprendo l'intera superficie del pianeta con pannelli fotovoltaici otterremmo una quantità di energia 100 volte superiore al consumo annuo totale. Quindi possiamo stimare che utilizzando una superficie pari ad un centesimo della superficie terrestre saremmo in grado di raggiungere teoricamente l'autosufficienza energetica. Si tratta comunque di una superficie molto vasta 600.000 kQ12 pari a circa 2 volte la superficie dell'Italia. Questo utopistico calcolo ipotizza che i consumi energetici rimangano costanti. Su questo argomento l'establishment scientifico è abbastanza diviso: c'è chi sostiene che i consumi energetici cresceranno a causa dell'aumento della popolazione e del raggiungimento di un livello di benessere generale più alto e chi invece ritiene che i consumi energetici diminuiranno in quanto tutti gli impianti tecnologici utilizzati dall'uomo tenderanno a migliorare molto la loro efficienza. D'altro canto si è presa ad esempio come unica fonte rinnovabile il fotovoltaico che converte energia solarj3 in energia elettrica, ma in molti casi è più conveniente convertire l'energia solare in calore con un'efficienza notevolmente più alta (per esempio quando si deve riscaldare l'aria o l'acqua che circolano negli edifici). E' molto più conveniente utilizzare il sole anche per illuminare naturalmente gli ambienti in cui viviamo (owiamente di giorno) invece di utilizzare l'energia elettrica per convertirla in luce con rendimenti bassissimi. ~energia solare è un'energia diffusa a bassa intensità e sempre disponibile in tutto il pianeta anche se con intensità diverse: semplificando - poca ai poli - molta all'equatore. Esistono poi altre fonti rinnovabili ma concentrate come l'idroelettrico, le bio masse, il geotermico che possono generare energia con efficienze molto elevate. Se infine aggiungiamo lo sfruttamento del vento e delle maree possiamo capire che raggiungere l'autosufficienza energetica con fonti rinnovabili non è poi un'ipotesi così utopica. Attualmente in Europa il 14.3% dell'energia prodotta proviene da fonti rinnovabili, di cui il 14.2% di tipo idroelettrico, mentre solo il restante 0.1 % è generato da fotovoltaico ed eolico. Secondo studi fatti da importanti istituti di ricerca, esiste in Europa la possibilità tecnica ed economica di raggiungere il 50% della produzione energetica attraverso fonti rinnovabili. Gli ostacoli principali da superare per arrivare a questo traguardo sono la poca determinazione dei vari Governi nell'attuare politiche efficaci a sostegno delle fonti rinnovabili e l'ostruzionismo delle compagnie petrolifere che temono di perdere potere e mercato. Non è un caso che le principali industrie produttrici di celle fotovoltaiche siano state acquistate proprio dalle multinazionalipetrolifere. Il sole non è solo una sorgente rinnovabile e pulita, ma anche democratica, perché è di tutti, perché è gratis e nessuno può controllarne l'erogazione chiudendone il rubinetto se non paghiamo la bolletta

2. Rubbia: il solare deve diventare politica di stato(2)
Il Premio Nobel e presidente dell'Enea Carlo Rubbia esprime il proprio giudizio estremamente favorevole all'energia solare "La quantità di sole che cade sul nostro paese è straordinaria, con la volontà politica si potrebbe utilizzare facilmente... ci avviamo a una dipendenza quasi totale dell'importazione energetica dall'estero. Vogliamo accettarla? Se vogliamo dotarci di risorse endogene, con il solo solare potremmo colmare tutte le nostre necessità. Ma occorre che il solare per l'Italia diventi come il nucleare per la Francia, una politica di stato, con mezzi, uomini, finanziamenti.
... basta un impianto solare, pensatelo come un grande specchio ustorio come quello degli antichi greci, di 50 chilometri per cinquanta per fornire al/'intero paese tutta l'energia che utilizza,
... volete che con tutte le zone abbandonate del centro della Sicilia, della Calabria, della Sardegna non si trovi un'area, una serie di aree, dove impiantare il solare? Non sto dicendo che si deve fare cos~ ma solo che basterebbe questo per risolvere i nostri problemi".
... "il solare potrebbe dare rilievo e importanza al meridione d'Italia e al sud d'Europa. E inoltre per fare il solare basta la tecnologia di un costruttore di biciclette". Questi sono i fatti, ribadisce il presidente dell'Enea: "cari politici, la risposta politica sta a voi".

3. Trasformazione naturale dell'energia solare
~energia solare, accumulata nell'atmosfera terrestre, negli oceani e negli organismi vegetali è fondamentale per la maggior parte dei processi vitali e dei fenomeni fisici che hanno luogo sulla Terra: è ad esempio indispensabile nel processo di fotosintesi che consente lo sviluppo della vita vegetale; è importante per il ciclo idrologico cui sono associate le precipitazioni; è responsabile dei venti, tuttora utilizzati come risorsa locale di elettricità.
Per sottolineare il valore di questa fonte di energia, basti pensare che senza di essa non si sarebbe verificata la formazione di biomasse e quindi dei combustibili fossili come carbone, petrolio, gas naturale, né sarebbe possibile lo sfruttamento del legno. Le biomasse possono inoltre essere utilizzate per la produzione di metano o di alcol, attraverso processi di fermentazione o distillazione.
~energia solare ,accumulata negli oceani dà luogo a gradienti verticali di temperatura che, inquadrati nell'ambito di un ciclo termodinamico, potrebbero forse essere sfruttati per produrre energia meccanica trasformabile in elettricità; questa possibilità, finora puramente teorica, richiederebbe l'impiego di dispositivi di dimensioni colossali(1).

4. Raccolta diretta di energia solare
Per sfruttare la radiazione solare si ricorre a impianti a pannelli solari, o collettori solari. ~energia così ottenuta può essere usata sotto forma di calore per riscaldare un gas o un fluido, oppure può essere convertita direttamente in elettricità sfruttando l'effetto fotovoltaico e le proprietà fisiche di particolari materiali.
Esistono due tipi fondamentali di collettori: a pannello e a concentrazione(1).

5. Collettori a pannello
Un pannello solare è composto essenzialmente da una superficie metallica che si riscalda per effetto della radiazione solare; il calore viene poi ceduto a un liquido termovettore che circola in una serpentina e successivamente trasferito al sistema utilizzatore, ad esempio l'acqua dell'impianto di riscaldamento domestico. In particolare i collettori a pannello sono in grado di riscaldare i fluidi di trasporto fino a circa 80 ac, con rendimento compreso tra il 40 e 1'80%. Questi dispositivi sono particolarmente adatti per il riscaldamento domestico: di solito i collettori vengono installati sui tetti, e orientati opportunamente in relazione alla posizione geografica del luogo. Oltre ai pannelli, i sistemi di riscaldamento a energia solare devono comprendere pompe idrauliche, sensori di temperatura, controlli automatici e sistemi di immagazzinamento del calore. Il fluido di trasporto del calore può essere costituito da aria, acqua o altri liquidi; come serbatoio di calore si può impiegare una cisterna d'acqua ben isolata termicamente(1).

6. Collettori a concentrazione
Per particolari applicazioni industriali sono necessari collettori più complessi e costosi che, focalizzando i raggi solari incidenti in un'area ristretta, permettano di raggiungere temperature di diverse centinaia o addirittura migliaia di gradi Celsius. Per migliorarne l'efficienza, i concentratori sono comandati da dispositivi elettromeccanici per l'inseguimento del tragitto del Sole durante l'arco del giorno(1).

7. Ricevitori centralizzati
La produzione centralizzata di energia elettrica da energia solare è attualmente in fase di sviluppo. Un progetto di centrale prevede che una schiera di riflettori mantenuti costantemente orientati verso il Sole focalizzi i raggi su una caldaia ad acqua, montata su una torre. Il vapore così generato può essere usato in un ciclo convenzionale di generazione elettrica(1).

8. Raffreddamento solare
L'energia solare può essere utilizzata anche nei processi di raffreddamento, poiché un normale ciclo di refrigerazione richiede l'impiego di una fonte di calore. Dato che per un funzionamento efficiente dei dispositivi di assorbimento occorrono temperature superiori ai 150 ac, per questo tipo di applicazione èindispensabile l'uso di collettori a concentrazione(1).

9. Celle fotovoltaiche
Le celle solari, realizzate con sottili lamelle di silicio cristallino, arseniuro di gallio o altri materiali semiconduttori, convertono la radiazione solare direttamente in elettricità con rendimento superiore al 30%. Gli impieghi attuali delle celle solari sono limitati a dispositivi di bassa potenza che non possono essere riforniti di energia, come gli strumenti a bordo di sonde spaziali(1).

10. Energia solare dallo spazio
Un modello puramente teorico proposto per produrre energia solare su vasta scala prevede la collocazione di moduli solari giganti in orbita geostazionaria. Qui l'energia generata dalla luce del Sole verrebbe convertita in microonde per essere poi inviata a terra e riconvertita in energia elettrica(1).

11. Immagazzinamento dell'energia solare
La natura intermittente della radiazione solare come fonte energetica rende indispensabile l'uso di dispositivi di accumulazione dell'energia prodotta in esubero durante le ore o i periodi favorevoli, in modo che essa possa essere resa disponibile, ad esempio, durante la notte. Oltre alla semplice acqua, si possono impiegare apparecchi più compatti che si basano sulle proprietà di cambiamento di fase di particolari miscele saline. Anche le batterie possono essere usate per serbare l'energia elettrica in eccesso prodotta dal vento o da dispositivi fotovoltaici(1).

12. Alcune citazioni
. .. Non occorrono particolari argomentazioni per convincersi che il consumo medio di energia procapite dell'Europa Occidentale deve essere stato molto più elevato durante il tredicesimo secolo che durante il settimo, o che il romano medio del primo secolo dopo Cristo deve aver avuto a sua disposizione (pur prescindendo dal lavoro degli schiavi) una quantità di energia di gran lunga superiore a quella di un qualsiasi coltivatore neolitico di Jarmo nel quinto millennio avanti Cristo(3).
. .. la maggior parte delle società agricole del passato deve aver avuto un consumo complessivo procapite di energia inferiore alle 15. 000 - e, probabilmente, alle 10. 000 - calorie giornaliere. E la quasi totalità del consumo si riferiva al cibo e al riscaldamento. La diffusione della schiavitù fu appunto una delle conseguenze di questa generale penuria di altre forme di energia(3).

Bibliografia
(1) "Energia solare" - Enciclopedia@ Microsoft@ Encarta 2001. @ 1993-2000 Microsoft Corporation
(2) a cura di FABIO BERTRAND ELSA - "Carlo Rubbia - if solare deve diventare politica di stato" - 21.11.2000
(3) CIPOLLA - "La rivoluzione agricola" - Enciclopedia@ Microsoft@ Encarta 2001. @ 1993-2000 Microsoft Corporation

Bibliografia
Rocco Morelli
Il Perito Industriale - 02/2005