Definizione di energia solare con esempi e usi

Definizione di energia solare con esempi e usi
La definizione di energia solare è l'energia che proviene dal Sole e che possiamo catturare grazie alla radiazione solare.Con il concetto di energia solare si fa spesso riferimento all'energia elettrica o termica che si ottiene sfruttando la radiazione solare.

Questa fonte di energia rappresenta la fonte di energia primaria sulla Terra.Poiché è una fonte inesauribile, è considerata energia rinnovabile.

Da questa energia derivano molte altre fonti energetiche, come ad esempio:

Energia eolica, che sfrutta la forza del vento.Il vento si genera quando il Sole riscalda grandi volumi d'aria.
Combustibili fossili: provengono da un processo estremamente lungo di decomposizione delle particelle organiche.I decompositori organici erano in gran parte piante fotosintetizzanti.
Energia idraulica, che sfrutta l’energia potenziale dell’acqua.Senza la radiazione solare il ciclo dell’acqua non sarebbe possibile.
L'energia proveniente dalle biomasse, ancora una volta, è il risultato della fotosintesi delle piante.
Questo tipo di energia rinnovabile è un’alternativa ai combustibili fossili che non emettono gas serra come l’anidride carbonica.

Esempi di energia solare
Alcuni esempi di energia solare includono quanto segue:

I pannelli solari fotovoltaici generano elettricità;tali strutture vengono utilizzate nelle abitazioni, nei rifugi di montagna, ecc.
Centrali fotovoltaiche: sono estensioni significative di pannelli fotovoltaici il cui obiettivo è generare energia elettrica per alimentare la rete elettrica.
Le auto solari utilizzano celle fotovoltaiche per convertire la radiazione solare in elettricità per azionare un motore elettrico.
Cucine solari: sono costituite da un sistema parabolico per concentrare la luce del sole fino ad alzare la temperatura e poter cucinare.
Impianti di riscaldamento: con l'energia solare termica è possibile riscaldare un fluido che può essere utilizzato in un circuito di riscaldamento.
Il riscaldamento della piscina è un semplice circuito fluido in cui l'acqua circola lungo un insieme di collettori solari termici esposti al sole.
Calcolatrici: alcuni dispositivi elettronici sono dotati di un piccolo pannello solare per fornire energia al circuito elettrico.
La ventilazione solare è un tipo di energia solare che utilizza il calore del sole per ventilare uno spazio.Viene spesso utilizzato nelle case e negli edifici per migliorare la qualità dell'aria e ridurre i costi energetici.La ventilazione solare può essere utilizzata per ventilare una singola stanza o un intero edificio.
La fotosintesi è un modo naturale utilizzato dalle piante per convertire l'energia solare in energia chimica.
Tipi di energia solare
Esistono tre tipi di tecnologie di energia solare:

Energia solare fotovoltaica: i pannelli solari fotovoltaici sono composti da un materiale che, quando colpisce la radiazione solare, rilascia elettroni e genera corrente elettrica.
Energia solare termica: questo sistema sfrutta la capacità termica dei raggi solari.La radiazione solare viene convertita in energia termica per riscaldare un fluido che può essere utilizzato per il riscaldamento dell'acqua calda sanitaria.Negli impianti solari termici viene generato vapore e, successivamente, elettricità.
L’energia solare passiva è una risorsa per sfruttare il calore solare senza utilizzare risorse esterne.Gli architetti, ad esempio, possono orientare le case e decidere dove posizionare le finestre, considerando dove verrà ricevuta la radiazione solare.Questa tecnica è conosciuta come architettura bioclimatica.
Come viene prodotta l'energia solare?
Da un punto di vista fisico, l'energia solare viene prodotta nel Sole attraverso una successione di reazioni nucleari.Quando questa energia ci raggiunge sulla Terra, possiamo trarne vantaggio in molti modi:

Pannelli solari con celle fotovoltaiche.I pannelli fotovoltaici sono costituiti da un materiale che, ricevendo la luce, ionizza direttamente e rilascia un elettrone.In questo modo la radiazione solare viene trasformata in energia elettrica.
Utilizzo di collettori solari progettati per convertire la radiazione solare in energia termica.Il suo scopo è riscaldare un fluido che circola al suo interno.In questo caso non abbiamo energia elettrica, ma abbiamo un fluido ad alta temperatura che può essere utilizzato in molteplici applicazioni.
L'energia solare concentrata è un sistema che riflette tutta l'illuminazione solare in un punto focale per raggiungere temperature elevate.Questa tecnologia viene utilizzata negli impianti termosolari per la generazione di energia.
I sistemi di energia solare passiva utilizzano l’energia solare senza alcun apporto di energia esterna.Ad esempio, i progetti architettonici consentono la massima radiazione solare in inverno ed evitano il calore eccessivo in estate.
Tipi di pannelli solari
Il termine pannelli solari viene utilizzato per entrambi i metodi (fotovoltaico e termico).In ogni caso, il design è significativamente diverso a seconda del tipo di tecnologia solare per cui verrà utilizzata:

Il pannello solare termico sfrutta i raggi solari per riscaldare un liquido che cede calore ad un fluido e quindi riscalda l'acqua.Gli scaldacqua solari vengono utilizzati nelle case per ottenere acqua calda.
Il pannello fotovoltaico sfrutta le proprietà di particolari elementi semiconduttori posti nelle celle solari.Le celle solari producono energia elettrica quando sottoposte alla radiazione solare.Grazie al cosiddetto effetto fotovoltaico, l'esposizione al sole provoca il movimento degli elettroni in un componente (solitamente silicio), generando una corrente elettrica continua.
Il pannello solare a concentrazione utilizza inoltre una serie di specchi parabolici a struttura lineare.L'obiettivo di questi specchi è quello di concentrare la radiazione solare in un punto focale per raggiungere temperature sufficientemente elevate da generare vapore.
Usi dell'energia solare

Sfruttare l'energia del sole: una guida al fotovoltaico
L’energia solare ha molteplici usi e applicazioni che possono essere riassunti in tre punti:

Acqua calda sanitaria ACS
Il riscaldamento solare dell'acqua viene utilizzato per fornire acqua calda sanitaria (ACS) e riscaldamento ad abitazioni e piccoli complessi edilizi.Sono state costruite centrali solari che, utilizzando turbine a vapore, convertono il calore immagazzinato in elettricità.

Tuttavia, questi prototipi non sono stati ampiamente utilizzati a causa delle basse prestazioni di queste centrali rispetto ai costi elevati e alla fornitura elettrica irregolare.

Generazione di elettricità
I pannelli fotovoltaici vengono utilizzati negli impianti solari isolati per alimentare dispositivi lontani dalle reti elettriche (sonde spaziali, ripetitori telefonici in alta quota, ecc.).Vengono utilizzati anche in applicazioni con fabbisogni energetici così bassi per cui un collegamento alla rete elettrica non risulterebbe economico (segnali luminosi, parchimetri, ecc.).

Questi dispositivi devono essere dotati di accumulatori in grado di accumulare l'elettricità in eccesso prodotta durante il giorno per alimentare le apparecchiature durante la notte e nei periodi nuvolosi, solitamente batterie solari.

Sono utilizzati anche in grandi sistemi collegati alla rete, sebbene l'alimentazione sia variabile in condizioni giornaliere e stagionali.Pertanto, è difficile da prevedere e non programmabile.

Questa discontinuità rende difficile soddisfare la domanda di energia elettrica in qualsiasi momento, fatta eccezione per la produzione con un ampio margine di sicurezza al di sopra dei picchi di domanda annuale.Tuttavia, essendo il picco di produzione degli impianti solari nel periodo estivo, riesce a compensare la maggiore domanda interna dovuta ai condizionatori.

Quali sono i pro e i contro dell’energia solare?
L'uso dell'energia solare comporta vantaggi e svantaggi specifici.

Le principali critiche o svantaggi sono:

Elevato costo di investimento per kilowatt ottenuto.
Offre un'efficienza molto elevata.
Le prestazioni ottenute dipendono dal programma solare, dalle condizioni meteorologiche e dal calendario.Per questo motivo è difficile sapere quanta energia elettrica potremo ottenere in un dato momento.Questo inconveniente scompare con altre fonti energetiche, come l'energia nucleare o fossile.
La quantità di energia necessaria per realizzare un pannello solare.Produrre pannelli fotovoltaici richiede molta energia, spesso utilizzando fonti energetiche non rinnovabili come il carbone.
D’altra parte, bisogna considerare i vantaggi dell’energia solare:

I suoi sostenitori sostengono la riduzione dei costi e l’aumento di efficienza grazie alle economie di scala e ai miglioramenti tecnologici nei futuri sistemi solari.
Per quanto riguarda l'assenza di questa fonte energetica nelle ore notturne, sottolineano anche che il picco massimo di consumo elettrico viene raggiunto durante il giorno, cioè durante la massima produzione di energia solare.
È una fonte di energia rinnovabile.In altre parole, è inesauribile.
È un'energia non inquinante: non genera gas serra e, quindi, non contribuisce ad aggravare il problema del cambiamento climatico.
Autore: Oriol Planas – Ingegnere tecnico industriale