Energia solare: cosa si intende, vantaggi e svantaggi
L’energia solare è una fonte di energia rinnovabile che sfrutta i raggi del sole, una fonte di calore inesauribile.
In questa utile guida scopriamo come funziona l’energia solare e quali tipi di energia solare esistono, come funzionano i pannelli fotovoltaici e i dispositivi termici. Inoltre illustriamo pro e contro energia solare.
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Energia solare: cosa si intende?
Cosa si intende per energia solare? La definizione di energia solare afferma che è l’energia sprigionata dal Sole e trasmessa sulla Terra sotto forma di radiazione solare (luce e calore), sfruttata per produrre energia a scopi antropici. È una fonte di energia primaria. Senza di essa infatti non esisterebbe nessuna altra forma di energia, compresi i combustibili fossili.
L’energia del sole è un’energia rinnovabile illimitata che viene convertita in energia elettrica attraverso i pannelli solari o fotovoltaici e dispositivi termici.
La quantità di energia solare che arriva sul suolo terrestre è enorme, circa diecimila volte superiore a tutta l’energia usata dall’umanità nel suo complesso. L’energia prodotta dal sole può essere utilizzata per generare elettricità (energia solare fotovoltaica) o per generare calore (solare termico).
L’utilizzo energia solare è fondamentale per compiere una transizione ecologica ed energetica.
Come funziona l’energia solare?
In ogni momento il Sole trasmette sull’orbita terrestre un’energia sotto forma di radiazione solare di 1367 Watt per m². L’irraggiamento solare medio è, alle latitudini europee, di circa 1000 watt/m2.
Ciò significa che la quantità di energia irradiata dal Sole sulla Terra è enorme e potrebbe coprire il fabbisogno di energia mondiale.
Uno dei vantaggi dei pannelli fotovoltaici è che la luce viene convertita direttamente in energia elettrica. Tale conversione avviene in modo pulito ovvero senza il rilascio di CO2 nell’ambiente e di polveri sottili.
Gli impianti fotovoltaici sono affidabili in quanto non prevedono nessuna parte meccanica in movimento. Le celle dei moduli fotovoltaici sono costituite per la maggior parte da silicio, uno dei materiali maggiormente presenti sulla Terra.
Come si trasforma in elettricità?
Il solare fotovoltaico permette di trasformare l’energia del Sole in energia elettrica in modo diretto e istantaneo senza usare combustibili. Esistono vantaggi e svantaggi del solare fotovoltaico.
Gli impianti fotovoltaici sono costituiti da pannelli solari che prendono la luce del sole e la trasformano in energia elettrica. Possono essere isolati dalla rete elettrica oppure possono essere collegati alla rete elettrica. Per collegarli, è necessario trasformare la corrente continua per mezzo dei coddetti inverter.
Nell’impianto è anche presente un’apparecchiatura (di solito all’interno dell’inverter) che serve a controllare che non ci siano anomalie di funzionamento e che permette il collegamento dell’impianto alla rete elettrica locale.
Se l’impianto è collegato alla rete elettrica locale i surplus di energia non utilizzati dall’edificio vengono nella rete elettrica e utilizzati da altri utenti e restituiti ai produttori sotto forma di denaro.
Vantaggi dell’energia solare
Ci sono per energia solare vantaggi e svantaggi. Gli impianti fotovoltaici hanno vantaggi e svantaggi. Essi permettono di produrre energia a basso impatto ambientale, senza l’uso di combustibili fossili che immettono nell’atmosfera sostanze nocive che causano inquinamento, effetto serra e cambiamenti climatici.
Almeno fino a quando il Sole non si spegnerà, possiamo utilizzare l’energia che arriva sul nostro pianeta senza limiti di sorta. Questo determina non solo una potenziale capacità energetica illimitata, ma la crescita in un contesto di sviluppo sostenibile. Le energie rinnovabili permettono infatti di lasciare alle generazioni future la stessa quantità di risorse di cui hanno doguto quelle presenti.
Il costo degli impianti fotovoltaici è basso se paragonato a quello di altri sistemi di approvviggionamento energetico. Il ritorno dell’investimento iniziale infatti è garantito nel giro di 5, 10 anni, trascorsi i quali si potrò usufruire di un bel taglio dei costi in bolletta.
Gli impianti solari sono facilmente smantellabili e il riutilizzo delle componenti dei pannelli fotovoltaici è garantito fino al 95% con bassissime conseguenze di impatto ambientale.
Svantaggi dell’energia solare
Come abbiamo già osservato, ci sono vantaggi e svantaggi energia solare. Perciò ci sono anche svantaggi nell’utilizzo dell’energia solare. Purtroppo al momento i rendimenti degli impianti fotovoltaici e termici sono ancora bassi. Si riesce a produrre circa un terzo dell’energia che si potrebbe teoricamente produrre. Le celle di prima generazione che sono le più comuni, hanno rendimenti intorno al 33%, mentre ad esempio una turbina eolica può avere rendimento tra il 40 e il 50% (leggi tutto sull’energia eolica).
In aggiunta l’area di installazione deve essere piuttosto ampia, avendo la luce solare una bassa concentrazione. Oltre a causare un certo impatto paesaggistico, gli impianti potrebbero togliere terreno utile ad altri scopi, come per esempio l’agricoltura. Di recente si sta optando per la costruzione di impianti solari in zone periferiche e su terreni che non potrebbero essere usati per altri scopi. Questo è il caso degli impianti costruiti alle porte del deserto, su terreni inutilizzabili dall’uomo e ad alta densità di raggi solari.
Inoltre l’energia solare è caratterizzata da una discontinuità della risorsa e dalla conseguente incapacità di grandi accumuli. Le batterie di accumulo e sviluppo energia solare non sono al momento in grado di garantire una copertura energetica abbastanza grande da risolvere il problema della presenza intermittente del sole.
Inquinamento nella produzione di pannelli fotovoltaici
Un discorso a parte merita l’impatto ambientale causato dalla produzione dei pannelli fotovoltaici. Se è vero che la produzione di energia solare è pulita e a bassissimo impatto ambientale cosa si può dire della produzione dei componenti degli impianti stessi?
La vita dei pannelli fotovoltaici è abbastanza lunga e si attesta sui 25 anni circa, ovvero molto più lunga di quasi tutti i beni di consumo. I pannelli sono riciclabili anche se, essendo composti da diversi elementi, richiedono un trattamento speciale che ha dei costi sia in termini economici che di impatto ambientale, ovvero di energia utilizzata per il riuso.
Nel processo produttivo sono utilizzate sostanze tossiche ed esplosive che richiedono la presenza di sistemi di sicurezza per la tutela dei lavoratori e dell’ambiente.
A seconda del tipo di pannello prodotto cambiano però i rischi. Per esempio la produzione del pannello solare cristallino implica la lavorazione di sostanze chimiche come il triclorosilano, il fosforo ossicloridrico e l’acido cloridrico. Nella produzione del pannello amorfo troviamo il silano, la fosfina e il diborano.
L’elevata tossicità del seleniuro di idrogeno e del cadmio
In altre produzioni di pannelli fotovoltaici vengono usati invece il seleniuro di idrogeno e il cadmio, ad elevata tossicità e forte impatto sulla salute.
La Cina è il più grande produttore mondiale di pannelli fotovoltaici. Dal 2011, in seguito alla pubblicazione di un reportage del Washington Post che rivelava che il pericolosissimo tetracloruro di silicio, anziché essere stoccato e ritrattato, veniva direttamente pompato nei terreni agricoli intorno all’impianto qualcosa è cambiato. Le aziende cinesi oggi sono costrette a ritrattare almeno il 98,5% dei sottoprodotti, ma non è chiaro quanto il rispetto delle regole venga posto sotto controllo. Non è chiaro quindi quanto, oltre alla produzione di gas serra comparabile a quella di un qualsiasi impianto industriale, influiscano su inquinamento del suolo e inquinamento idrico.
Riguardo energia solare ricerca si sta orientando verso nuovi materiali e tecnologie a più basso impatto ambientale. Secondo ricerca energia solare occorre un industria a ciclo chiuso che si occupi di manutenzione e riutilizzo dei pannelli, anziché di produzione. Ma c’è ancora molta strada da fare perché il fotovoltaico diventi un’energia davvero pulita.
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