Energia solare

L'energia del sole ha il grande vantaggio di essere inesauribile, abbondante e pulita. Tuttavia esistono due ostacoli al suo sfruttamento su vasta scala: la bassa concentrazione e la discontinuità nel tempo. Per raccogliere energia proveniente dal sole in grossa quantità servirebbero milioni di apparecchi captanti, da sistemare su enormi superfici di territorio. Questi apparecchi sono ancora molto costosi e produrre elettricità con il sole costerebbe 10 volte di più rispetto al petrolio. Per questo il sole si colloca fra le fonti minori e il suo sfruttamento è limitato ai consumi locali.

Immagine di un pannello fotovoltaico.

La quantità di energia solare che arriva sul suolo terrestre è quindi enorme, circa diecimila volte superiore a tutta l'energia usata dall'umanità nel suo complesso, ma poco concentrata, nel senso che è necessario raccogliere energia da aree molto vaste per averne quantità significative, e piuttosto difficile da convertire in energia facilmente sfruttabile con efficienze accettabili. Per il suo sfruttamento occorrono prodotti in genere di costo elevato che rendono l'energia solare notevolmente costosa rispetto ad altri metodi di generazione dell'energia. Lo sviluppo di tecnologie che possano rendere economico l'uso dell'energia solare è un settore della ricerca molto attivo ma che, per adesso, non ha avuto risultati rivoluzionari.

L'energia del sole può essere sfruttata in molti modi:

produzione di calore a bassa temperatura. Vengono utilizzati pannelli solari piani o collettori solari che funzionano sfruttando il principio dell'effetto serra. I settori di applicazione riguardano la produzione di acqua calda nelle abitazioni per usi sanitari e il riscaldamento di case, uffici, scuole. In quest ultimo campo i problemi sono maggiori perché spesso, nella stagione invernale, il calore solare non è sufficiente allo scopo ed è necessario integrare l'impianto ad energia solare con un altro tipo convenzionale a combustibile, che entra in funzione in caso di necessità.
produzione di calore ad alta temperatura. Esso utilizza i collettori parabolici lineari, in esercizio da circa vent'anni in California, nel deserto del Mojave. In tali impianti, il campo solare è costituito da collettori collegati in serie e disposti in file parallele della lunghezza di alcune centinaia di metri. Ciascun collettore è formato da un riflettore di forma parabolica che concentra i raggi solari su un tubo assorbitore disposto sul fuoco della parabola; un fluido, portatore di calore, pompato attraverso questi tubi, alimenta una stazione di potenza localizzata al centro del campo solare. Il calore così prodotto viene trasformato in vapore allo scopo di far funzionare un gruppo turbo-generatore elettrico. La temperatura tipica di operazione è di 390° C.
sistemi a torre. Negli impianti a torre, il campo solare è costituito da specchi piani che inseguono il moto del Sole, concentrando i raggi solari su un ricevitore montato in cima ad una torre posizionata al centro dell'impianto. All'interno del ricevitore è fatta circolare una miscela di sali fusi che assorbe il calore e lo accumula in appositi serbatoi. Con il calore accumulato ad alta temperatura (565° C), si produce vapore per alimentare un turbo-generatore. Gli impianti a torre solare presentano alcuni svantaggi, come le dimensioni eccessive della torre e la difficoltà nella concentrazione della radiazione solare sul ricevitore posto a centinaia di metri di distanza.

Immagine del Sole da vicino
il progetto di Archimede. Il progetto Archimede è stato sviluppato sulla base del progetto ideato dal professor Rubbia ( Premio Nobel per la Fisica) ed andrà ad incrementare di 20 Megawatt la potenza dell'impianto termoelettrico di Priolo Gargallo, Siracusa. Nell'impianto i raggi del Sole vengono raccolti e concentrati da un sistema di specchi parabolici lineari, in grado di catturare in modo continuativo la radiazione solare, grazie ad un sistema di controllo che ne modifica l'inclinazione in direzione del Sole. La radiazione solare è concentrata su un tubo ricevitore, posto sul fuoco della parabola, al cui interno scorre un fluido termovettore, che si riscalda, raggiungendo temperature molto elevate (550°). Il fluido riscaldato viene inviato ad un serbatoio , dove va a costituire l'accumulo di calore ad alta temperatura. L'accumulo termico consente di immagazzinare l'energia solare e di renderla disponibile anche di notte. Dal serbatoio il fluido è inviato ad uno scambiatore a cui cede una parte di calore. Con questo calore viene generato vapore che alimenta la turbina-generatore. Il liquido conclude il suo viaggio in un serbatoio freddo, a 290°C, da dove viene prelevato e rimesso in circolo.