Sistema solare
La luce del sole è una radiazione elettromagnetica formata da fotoni,
particelle elementari di energia luminosa. Essa ha origine dalla
reazione di fusione nucleare che avviene nella massa del sole, dove
atomi di idrogeno si trasformano in atomi di elio: la parte di massa che
sparisce si trasforman energia liberata, che si spinge verso lo strato
esterno del sole e fuoriesce nello spazio infinito. Il nostro pianeta
intercetta una frazione di questa energia, che è tuttavia una quantità
enorme: l’illuminazione di un’ora equivale al consumo di energia in un
anno di tutto il mondo. Le radiazioni emesse dal sole forniscono al
tempo stesso luce e calore e sono utilizzate in due modi:
• la luce per produrre elettricità con pannelli fotovoltaici;
• il calore per riscaldare l’acqua con i pannelli solari.
Si parla pertanto di solare termico e di solare fotovoltaico.
Il solare termico sono i pannelli solari che scaldano l’acqua per usi
domestici. Dentro il pannello
c’è una piastra nera assorbente con i tubi dove circola un fluido (per
esempio miscela di acqua
e antigelo). Essa assorbe il calore e lo porta in circuito chiuso al
serbatoio che contiene l’acqua
da riscaldare. Esistono due tipi principali di collettori:
• il pannello vetrato è il modello più semplice e serve per riscaldare
l’acqua per usi sanitari;
• il pannello a tubi sottovuoto ha un alto rendimento e può anche
integrare l’impianto di riscaldamento
invernale delle case.
Pannello piano vetrato
È una scatola piana che contiene al suo interno l’assorbitore, una
lastra metallica dove sono saldati i tubi di rame dove circola il fluido,
entrambi verniciati di nero.
Il coperchio è di vetro trasparente, così la luce può entrare e
quando colpisce l’assorbitore diventa calore che resta intrappolato
come in una serra. Il calore scalda il fluido circolante che lo trasferisce
a un serbatoio. Un metro quadrato di pannello può produrre
50 litri di acqua calda a 40-60 °C a seconda della stagione e
dell’esposizione.
Pannello a tubi sottovuoto
Il pannello è formato da molti tubi di vetro disposti uno accanto
all’altro. Ogni tubo di vetro ha all’interno un tubicino di rame verniciato
di nero dove circola il fluido. Tra i due tubi concentrici è
stato creato il vuoto, così il raggio di sole colpisce le alette del tubicino
Solare termodinamico
Questa centrale elettrica è una piattaforma coperta da migliaia di
specchi parabolici disposti per file parallele su strutture fisse. Per circa
otto ore al giorno essi riflettono i raggi del sole su un lunghissimo tubo
ricevitore, collocato lungo l’asse del fuoco, dove circola un liquido
che assorbe il calore. Nell’edificio della centrale il calore viene trasferito
all’acqua che diventa vapore in pressione e aziona il gruppo turbinaalternatore. C’è anche una caldaia dove si brucia il metano (o il
gasolio) per generare il vapore quando manca il sole. La centrale può
avere una potenza di 40 MW, che può servire una piccola città di circa
30 000 abitanti, ed è collegata alla rete nazionale. È la centrale più
promettente per l’alto rendimento e i costi contenuti.
Specchio parabolico Gli specchi hanno il profilo di una parabola, con il
tubo ricevitore posto sul fuoco. Sono montati su una strut ura metal ica
fissa, orientata verso sud. Ogni fila ha un grosso tubo di uscita che porta il
calore all’edificio della centrale. Il collet ore parabolico è quello col
maggior rendimento e minore costo, rispetto allo specchio piano e al
Centrale solare a specchi piani
Questa centrale elettrica è una piattaforma coperta da centinaia di
eliostati, grandi pannelli ricoperti da specchi piani. Ogni eliostato è
montato su un grosso gambo cilindrico dove c’è il meccanismo per
inseguire il sole per circa otto ore al giorno. Tutti gli specchi
riflettono
la luce su una grande caldaia posta in cima a una torre, dove si
formano
le altissime temperature (anche a 500 °C) che producono il vapore.
Il vapore in pressione entra nell’edificio della centrale dove aziona
il gruppo turbina-alternatore. Questa tecnologia, già sperimentata
verso il 1980 e poi abbandonata, è stata riscoperta e perfezionata
in
Spagna. Nel 2007 è stata inaugurata la centrale di Siviglia da 11
Centrale solare di Siviglia
Inaugurata nel 2007, la centrale è composta da 600 eliostati, ognuno dei
quali ha 120 metri quadri di superficie riflet ente. I raggi solari sono
concentrati verso un serbatoio ricevitore, collocato su una tor e a 115 metri
di altezza. La potenza di picco è di 11 MW e fornisce elet ricità a circa
Solare fotovoltaico
Il fotovoltaico è la tecnologia per produrre energia elettrica direttamente
dal sole. Quando la luce
colpisce una cella fotovoltaica, che è una lastrina di vetro blu scuro, dai
due fili estremi esce
una corrente continua. Collegando molte celle in serie si ottiene
qualunque potenza.
Il modulo fotovoltaico è l’unità pratica di montaggio, cioè il pannello che
contiene le celle. Il
modulo base ha una potenza di 50 watt, un modulo più grande di 200W.
L’impianto più diffuso è formato da 20 o 30 m2 di moduli, che vengono
integrati nelle facciate e
sui tetti degli edifici (figura) e forniscono una potenza di 2-3 kW di picco.
Questa centrale elet rica è una piat aforma con centinaia di enormi pannelli
disposti per file paral ele, orientati nella stes a direzione. Ogni pannello ha
un sostegno e un meccanismo per seguire il movimento del sole. Le
migliaia di moduli sono col egati in serie per generare una grande potenza,
anche di 10MW. La centrale funziona in media 8 ore al giorno, può servire
Pannelli fotovoltaici
Ogni pannello è formato
da una struttura
metallica grande come un
appartamento,
ricoperta da migliaia di
celle fotovoltaiche.
È sostenuto da un grosso gambo
che contiene il meccanismo di movimento
per seguire il corso del sole.
Energia, i molti usi
La luce del sole è la fonte di energia pulita, rinnovabile ed inesauribile per eccellenza.
Tuttavia è
una fonte molto diluita e servono vasti territori per raccoglierla in quantità significative.
Il fotovoltaico e il solare termico non possono sostituire al 100% la produzione di energia
elettrica,
perché l’energia del sole è abbastanza intensa solo per otto ore al giorno. Tuttavia
possono
contribuire a evitare nuove centrali termoelettriche a carbone o a gas, riducendo in
questo modo
l’emissione di CO2 e di altre sostanze nocive all’ambiente.
Le applicazioni più promettenti sono gli impianti integrati negli edifici, sia per abitazione
che industriali.
Facciate e tetti coperti con moduli fotovoltaici, e pannelli solari termici per riscaldare
l’acqua
e gli ambienti, contribuiscono in forma «diffusa» ma determinante alla difesa
dell’ambiente.