Tra le energie rinnovabili, l’energia solare è indiscutibilmente la più diffusa sul pianeta ed è inoltre una delle più economiche e accessibili. 

I suoi benefici, molteplici e tangibili, possono essere sfruttati da sempre più persone: grazie allo sviluppo tecnologico - che ha reso gli impianti solari sempre più efficienti - oggi è l’energia che cresce di più rispetto alle altre ed è diventata uno degli strumenti più rilevanti nel processo di transizione energetica dalle fonti fossili. 

Constatata la sua importanza, alcune domande sorgono spontanee: cos’è e come funziona esattamente l’energia solare? Quali sono i suoi utilizzi? E quante tipologie ne esistono? In questo approfondimento andremo a toccare questi e altri punti: ecco una breve guida sull’energia solare.

Cos’è l’energia solare

L’energia solare è l’energia prodotta dal sole, sotto forma di radiazioni solari. Si tratta di un’energia inesauribile e completamente pulita: durante il suo utilizzo non produce né emissioni di CO2 né altre polveri sottili nell’atmosfera.

È la principale e più importante forma di energia rinnovabile presente sulla Terra, nonché una delle più antiche: per secoli gli esseri umani l’hanno sfruttata in svariati ambiti, fino a che il progresso tecnologico non ha permesso anche di convertirla in elettricità, con l’invenzione della prima cella solare che risale addirittura al 1883, per merito del lavoro dell’inventore americano Charles Fritts.

Grazie ad un’intuizione precedente di due scienziati inglesi, W. G. Adams e R. E. Day, che negli anni Settanta dell’Ottocento dimostrarono scientificamente la possibilità di generare elettricità con una barretta di selenio sfruttando la luce, Fritts realizzò il primo dispositivo solido in grado di convertire la luce solare in energia elettrica, unendo una lastra di selenio, una di oro e una lamina di rame. La sua intenzione era trasformare quel prototipo in un vero e proprio generatore di corrente: in quel momento però nessuno fu in grado di spiegare e capire come funzionasse l’effetto fotoelettrico. Chi ci riuscì vent’anni dopo, all’epoca dell’invenzione di Fritts era ancora un bambino di quattro anni, mosso però da un’innata curiosità e dotato di un cervello fuori dal comune: Albert Einstein.

Vediamo ora come funziona l’energia solare.

Come funziona l’energia solare: Tutti gli step per la produzione

Per capire come funziona l’energia solare, innanzitutto è utile sapere che il sole irraggia una potenza pari a 50 milioni di GW, distribuita su tutta la superficie terrestre. L’irraggiamento è la quantità di energia solare incidente su una superficie in un determinato intervallo di tempo. L’energia radiante che dal Sole giunge sulla Terra, per unità di tempo e superficie, è pari a 1,4 kW/m².

Per convertirla in elettricità, il cuore di un impianto a energia solare sono i pannelli fotovoltaici. I materiali di cui sono ricoperte le celle sono costituiti da un insieme di semiconduttori sensibili alla luce (il più comune oggi in commercio è il silicio), che creano energia elettrica quando vengono colpiti dai raggi solari, grazie al cosiddetto “effetto fotovoltaico”. Per massimizzare l’esposizione alla luce solare, i pannelli vengono posizionati su apposite strutture, in modo tale da assicurare la corretta inclinazione e il giusto orientamento. Gli step per produrre elettricità sono:

  • - la radiazione solare raggiunge le celle di silicio, connesse insieme per formare un complesso modulare, trasferendo l’energia dai fotoni della luce agli elettroni del materiale conduttore, generando così corrente elettrica continua;

  • la corrente elettrica continua viene trasmessa a un inverter, che la converte in corrente alternata (ovvero la comune energia elettrica utilizzata nelle case e nelle aziende) che viene successivamente immessa nel sistema elettrico per essere consumata.

Naturalmente, nell’adozione di un impianto fotovoltaico va anche considerata una caratteristica importante dell’energia solare: la sua non programmabilità. L’energia solare, infatti, a differenza dell’energia idroelettrica che offre una maggiore stabilità di produzione, per ovvie ragioni non è sempre disponibile durante tutto l’arco del giorno e porta con sé il problema di come riuscire a dare continuità alla stabilità della rete. Questa differenza rende cruciale l’ottimizzazione delle batterie di accumulo - in cui viene immagazzinata l’energia generata dall’impianto fotovoltaico - non solo a livello domestico ma anche tramite ampi sistemi di stoccaggio, le cosiddette storage farm.

Attualmente sul mercato esistono due sistemi di accumulo per l’energia solare:

  • - inverter con batteria integrata: integra una batteria al litio nella stessa sede dell’inverter, con un sistema compatto e poco ingombrante;

  • - sistema componibile con batterie esterne: un sistema di accumulo esterno, collegato ai pannelli solari. Garantisce maggiore flessibilità di scelta, dando la possibilità di scegliere tra diverse tecnologie e modalità di accumulo.

Tipi di energia solare

Esistono tre modi diversi per ricavare elettricità e calore dall’energia solare:

  • - solare fotovoltaico: il sistema più diffuso per convertire l’energia solare in energia elettrica. I pannelli fotovoltaici vengono colpiti dalle radiazioni solari generando corrente continua, che viene poi convertita in corrente alternata per essere immessa nel sistema o immagazzinata quando il sistema non produce (tramite sistemi di accumulo);

  • - solare termico: un impianto solare termico trasforma l’energia solare in energia termica, in grado di riscaldare gli ambienti e fornire acqua calda sanitaria. L’impianto è collegato ad un collettore termico che ha il compito di riscaldare un liquido, il fluido termovettore, che si muove all’interno dell’impianto portando calore dove si desidera;

  • - solare termodinamico: in aggiunta all’impianto solare termico viene integrata una pompa di calore, che tramite l’accumulo di calore nei serbatoi, sopperisce alla mancanza del sole durante la notte e nelle stagioni in cui la produzione è minore.

Chiaramente, esistono alcune differenze e vantaggi tra solare termico e solare fotovoltaico: nonostante un esborso iniziale importante, tra risparmi in bolletta e detrazioni fiscali, ad oggi rappresentano un investimento utile per l’autoproduzione di energia, che può essere completamente ammortizzato nel corso del tempo.

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