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Energia solare: cos’è, come funziona, vantaggi e svantaggi

Come funziona la primaria forma di energia che proviene dai raggi del Sole

L’energia solare è la fonte di energia rinnovabile più importante, presente sul pianeta. Inesauribile, 100% naturale e pulita, rappresenta un elemento fondamentale nel processo di transizione energetica e nella lotta al cambiamento climatico nel nostro Paese.
Attraverso l’installazione di impianti fotovoltaici e pannelli solari viene sempre più sfruttata anche in Italia.

Energia solare: cos’è, come funziona, vantaggi e svantaggi

Che cos’è l’energia solare

Si tratta della forma primaria di energia, che arriva dai raggi soalri, e da cui poi derivano gran parte delle altre, eccetto l’energia geotermica, quella nucleare, e l’energia marina che deriva dal moto ondoso, dalle maree o dalla differenza di temperatura tra acque di superficie e di profondità, cioè l’energia talassotermica.

Si possono sfruttare le radiazioni solari per produrre energia elettrica.

Definizione di energia solare

L’energia solare viene definita da vari manuali e dizionari come: l’energia sprigionata dal Sole e trasmessa sulla Terra sotto forma di radiazione solare (luce e calore) che viene sfruttata per produrre energia a scopi antropici.

Energia solare: come funziona

Il Sole, in ogni momento, trasmette sulla Terra energia sotto forma di radiazione solare (alle latitudini europee, l’irraggiamento solare medio è di 1000 watt/m2 circa).

Attraverso un impianto fotovoltaico tale energia viene convertita istantaneamente in energia elettrica, in maniera del tutto sostenibile, senza l’impiego di alcuna parte meccanica in movimento, come invece avviene per l’energia idroelettrica ad esempio, in cui l’acqua muove le turbine, e soprattutto senza l’impiego di combustibili.

Gli impianti fotovoltaici possono essere isolati o collegati alla rete elettrica. In questo secondo caso, la corrente continua va trasformata per mezzo degli inverter.

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Come si produce energia solare

Ci sono fondamentalmente 3 modi per raccogliere l’energia solare e poi convertirla in energia elettrica. Esaminiamo del dettaglio le 3 tecnologie.

Solare fotovoltaico

I pannelli fotovoltaici sono collegati ad altri a formare un impianto solare fotovoltaico, per trasformare l’energia solare in energia elettrica. La conversione della radiazione solare in corrente elettrica ha luogo nelle celle fotovoltaiche, composte da una striscia sottile di materiale semiconduttore (in genere il silicio).

Il modulo fotovoltaico è costituiti da un insieme di celle. Più moduli collegati in serie danno vita a un pannello solare. In genere, i pannelli solari vengono posizionati a terra oppure collocati all’esterno di un edificio (di solito sul tetto) e collegati tra loro.

Nell’impianto fotovoltaico, l’inverter è il componente che trasforma la corrente continua prodotta dalle celle in corrente alternata, pronta per l’utilizzo sotto forma di elettricità.

Gli impianti fotovoltaici possono poi essere integrati con un sistema di batterie di accumulo, utile per immagazzinare l’energia prodotta in eccesso dall’impianto in modo da poterla utilizzare al bisogno, ad esempio durante le ore notturne o nelle giornate nuvolose quando non splende il sole, oppure cedere direttamente l’energia alla rete elettrica locale.

Solare termico

In questo caso, le radiazioni solari vengono sfruttate per riscaldare l’acqua sanitaria, ad uso dell’igiene delle persone, e per scaldare l’acqua di un sistema di riscaldamento a radiatori per gli ambienti.

L’elemento base del solare termico è il collettore solare che, intercettando i raggi solari, riscalda un fluido che scorre all’interno dei suoi tubi, attraverso i quali trasporta poi il calore nei luoghi di utilizzo.

Altre componenti essenziali del solare termico sono:

  • serbatoio di accumulo
  • centralina di controllo
  • generatore d’integrazione (che può esser ad esempio una caldaia a condensazione o una pompa di calore)

Solare termodinamico o a concentrazione

Una delle tecnologie più recenti per la raccolta e l’uso di energia solare è il solare termodinamico, in cui l’elemento base dell’impianto è costituito da un pannello solare a concentrazione.

Il pannello raccoglie i raggi solari, che poi vengono accumulati sotto forma di calore e, attraverso una turbina, convertiti in energia elettrica e termica. Qui viene fatta prima una trasformazione in energia cinetica per arrivare in seguito alla produzione di energia elettrica e poter sfruttare anche la pompa di calore a cui è collegato.

A differenza degli altri sistemi che sfruttano l’energia solare, infatti, il solare termodinamico funziona tutto il giorno e tutto l’anno grazie ad una pompa di calore che interviene nel momento in cui l’energia solare non è disponibile. Il vantaggio di questa tecnologia innovativa sta nel fatto di essere indipendente dalle condizioni climatiche.

Perché è importante l’energia solare: i vantaggi

L’energia solare ha numerosi vantaggi. Vediamoli nel dettaglio.

  • energia pulita, gratuita ed inesauribile
  • riduzione dell’utilizzo dei combustibili fossili, azzerando di conseguenza le emissioni di gas serra
  • autoproduzione anche da parte di privati
  • risparmio in bolletta elettrica del 90%, dopo ammortizzato gli elevati costi sostenuti per l’installazione dell’impianto fotovoltaico
  • manutenzione minima per via di una tecnologia del sistema fotovoltaico elementare

Quali sono i suoi svantaggi

Vediamo quali sono gli svantaggi di questa fonte di energie rinnovabili.

  • Le radiazioni solari non sono continue per l’alternanza giorno/notte e a causa del variare delle condizioni climatiche (l’unica opzione per avere garantita la continuità della produzione è l’installazione di un impianto fotovoltaico con accumulo)
  • Gli impianti solari richiedono spazio, e quindi un’area o una superficie sufficientemente grandi per installarvi i pannelli solari
  • Gli impianti solari hanno costi importanti, che poi vengono ammortizzati con gli anni, ma, inizialmente, si deve tener conto di un investimento piuttosto notevole

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Come l’uomo sfrutta l’energia solare

Una volta convertita in elettricità, può essere utilizzata:

  • per il consumo in ambito domestico, aziendale e industriale
  • per alimentare impianti termici (pompa di calore, riscaldamento a pannelli radianti) domestici o industriali

Come si trova in natura l’energia solare

Anche in natura l’energia solare viene sfruttata per le sue potenzialità. Basti solo pensare alle piante che catturano le radiazioni solari e poi le trasformano in energia per il loro sviluppo e sostentamento.

Dove si trova l’energia solare in Italia

Negli ultimi anni, in Italia, e in Europa ingenerale, è stato registrato un aumento importante circa l’utilizzo delle energie rinnovabili.

Nel 2021, l’energia solare ha soddisfatto l’8% del fabbisogno elettrico nazionale, con una produzione giunta così ai livelli di massimo storico.

Prendendo come riferimento i dati dell’associazione Italia Solare, nel primo semestre del 2022, col solare nel nostro Paese sono stati prodotti 1.012 MegaWatt di potenza, più del doppio rispetto all’anno precedente, nello stesso periodo. Con 1.087.190 impianti installati su tutto il territorio, è stata accumulata una potenza complessiva di 23.577 Mw.

Considerando le singole regioni, dai dati relativi al 2022, le regioni con la maggior nuova potenza fotovoltaica si sono rivelate essere:

  • Lombardia (157 Mw)
  • Lazio (147 Mw)
  • Sardegna (103 Mw)

Nonostante i trend di crescita del fotovoltaico in Italia siano nettamente positivi, siamo però ancora lontani dagli ideali per poter riuscire a rispettare gli obiettivi stabiliti per il 2030.

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