Pannelli solari: la rivoluzione pulita dell’energia solare è come l’auto nel XX secolo

di Alessia del 4 giugno 2018

Sapete cosa sono i pannelli solari, come funzionano e come si usano? Facciamo un po’ di chiarezza su questa tecnologia pulita per produrre energia elettrica senza inquinare.

Pannelli solari: la rivoluzione pulita dell’energia solare è come l’auto nel XX secolo

Cosa sono i pannelli solari

Sono pannelli progettati per recuperare energia dalla radiazione solare e trasformarla in calore o elettricità.

Pannello solare termico. Quando serve a trasformare i raggi solari in calore che riscalderà un fluido. È utilizzato, ad esempio, per riscaldare l’acqua in una abitazione o di un impianto di riscaldamento.

Pannello solare fotovoltaico. Quando converte direttamente i raggi solari in energia elettrica, utilizzando celle fotovoltaiche parzialmente composte da materiali semiconduttori. Si usa per esempio per produrre energia da consumare in una abitazione.

Esistono anche dei pannelli ibridi che accoppiano il solare termico al solare fotovoltaico.

L’efficienza dei pannelli dipende fortemente dai materiali da cui sono costituiti: si arriva a più del 25% se sono fatti da silicio monocristallino, contro il 7% per i pannelli costituiti da punti quantici.

Come è fatto un pannello fotovoltaico

È un modulo piatto costituito da una serie di celle fotovoltaiche, che sono il vero e proprio dispositivo elettrico che converte l’energia della luce direttamente in elettricità tramite l’effetto fotovoltaico.

Quando la luce solare colpisce le celle, a causa delle differenze di cariche, si genera una reazione fisica in grado di creare un campo elettrico in corrente continua.

Le celle sono formate da due o più strati di materiale semiconduttore, uno ‘drogato’ positivamente (silicio di tipo P) con l’inserimento di atomi di boro e l’altro ‘drogato’ negativamente (silicio di tipo N) con piccole quantità di fosforo. Mettendo in contatto i due strati si ottiene una giunzione P-N.

Quando un elettrone si sposta da un cristallo all’altro, si può formare un ‘buco’ che si comporta come una carica positiva.

L’elettrone e il ‘buco’ sfuggono da ciascun lato di questa giunzione P-N (gli elettroni vanno verso N ed i buchi verso P), creando una differenza di potenziale (misurata in volt). Ecco dunque che la cella fotovoltaica produce quindi corrente continua.

Definizione di una cella fotovoltaica

Si tratta di un dispositivo che trasforma l’energia della luce in energia elettrica. Sfrutta il principio dell’effetto fotoelettrico, per cui un fotone incidente (la luce) può separare un elettrone da un atomo.

I diversi tipi di semiconduttori usati

Esistono diversi tipi di celle fotovoltaiche e processi di produzione dell’energia elettrica, ma per il materiale semiconduttore più usato resta comunque il silicio. Le sue prestazioni sono misurate in base all’efficienza, ovvero la percentuale dell’energia luminosa effettivamente convertita in energia elettrica.

Nei pannelli attualmente in commercio, i semiconduttori utilizzati, dal meno costoso al più costoso, sono:

  • silicio amorfo (efficienza 8%)
  • silicio policristallino (16-18%)
  • silicio policristallino (19-21%)

pannelli solari

Gli utilizzi dei pannelli solari

Oggi sono utilizzati principalmente per fornire energia ai satelliti, per uso domestico o industriale, per piccoli gadget di uso quotidiano, per le centrali solari e per alcuni mezzi di trasporto. I grandi progetti di utilizzo in futuro riguardano principalmente i trasporti e i grandi impianti solari laddove l’insolazione sole è abbondante.

Nella vita di tutti i giorni

I satelliti richiedono energia e non possono essere collegati alla Terra via cavo, quindi hanno bisogno di una propria fonte energetica per essere autosufficienti. La soluzione è quella di alimentarli con pannelli solari, dal momento che beneficiano di una buona esposizione al sole. Inoltre, una volta in orbita, hanno un basso fabbisogno energetico.

Per usi domestici, vengono installati pannelli sul tetto delle case per avere una produzione energetica privata. Anche se il costo di installazione può sembrare elevato, questa fonte rinnovabile diventa redditizia a lungo termine, generando consistenti risparmi.

Alcuni oggetti della vita quotidiana sono elettrici, così montando piccoli pannelli, i lampioni ad esempio, diventano autosufficienti.

Si usano pannelli per le grandi centrali solari, che forniscono una fonte di energia pulita a centinaia di migliaia di case.

Nei trasporti

L’uso del fotovoltaico nei trasporti è ancora raro, esistono solo dei prototipi di aerei, barche e treni che usano l’energia fotovoltaica.

L’auto solare al momento è in fase di studio, e si lavora sull’aerodinamica della vettura, la sua capacità di catturare l’energia dal sole, di conservarla utilizzando le batterie e di usarla in modo efficiente per alimentarne il motore.

In fase di sperimentazione anche barche solari, equipaggiate con pannelli fotovoltaici pieghevoli, come una vela, e realizzate con materiali molto leggeri, con un’aerodinamica molto sviluppata. Ci sono già alcuni prototipi di catamarani in combinazione l’energia eolica e solare, immagazzinata in molte batterie.

Alcuni aerei sono già riusciti a volare utilizzando solo energia solare, ad esempio Solar Impulse, ma hanno viaggiato sempre vuoti, non trasportavano né persone né merci. Tuttavia i ricercatori stanno ancora lavorando per migliorare questi aerei e renderli un giorno un mezzo di propulsione comune.

In futuro

I progetti di utilizzo del fotovoltaico si concentrano sulla riduzione dei costi di produzione per rendere conveniente l’acquisto dei pannelli. Allo studio anche nuovi materiali che migliorino la resa e le prestazioni. 

Vi è anche allo studio l’uso di pannelli fotovoltaici nel campo delle infrastrutture,ad esempio parcheggi dotati di pensiline che montano pannelli fotovoltaici che producono elettricità per la loro gestione.

I pannelli solari sono una vera rivoluzione

Se dovessimo fare un’analogia i pannelli solari sono per il XXI secolo quello che è stata l’auto per il XX secolo.

Le automobili hanno completamente rivoluzionato la qualità della nostra vita, facilitando spostamenti su lunga distanza, modificando bilanci familiari e agevolando non solo i rapporti fra le persone ma anche il mondo degli affari.

Tuttavia l’introduzione delle auto ha portato con sè un grande problema, quello dell‘inquinamento da gas di scarico e l’inquinamento acustico, considerata la quantità spropositata di auto che circolano sulle nostre strade.

Anche i pannelli solari stanno avviando un lento processo trasformativo della società, favorendo la filosofia dell’energia pulita e sensibilizzando la popolazione a temi importanti come quello del global warming.

Come accade per ogni lancio di prodotti innovativi, inizialmente i costi sono sempre abbastanza elevati, per cui solo poche fasce di popolazione possono avvicinarsi all’acquisto. Fortunatamente negli anni la maggiore diffusione sul mercato ha consentito una netta diminuzione dei prezzi, permettendo a un maggior numero di persone di convertirsi al mercato delle fonti rinnovabili e iniziare anche a risparmiare sulle bollette dell’energia elettrica.

I costi iniziali comprensivi di installazione vengono difatti abbattuti nel tempo: gli esperti dichiarano che nel giro di qualche anno si riescono ad ammortizzare le spese considerando anche la possibilità di rivendere l’energia prodotta in eccesso.

Siamo ancora lontani dalle cifre degli altri Paesi dove è la stessa politica statale ad incentivare il passaggio alle rinnovabili, ma qualcosa sta iniziando a muoversi anche da noi in Italia.

L’energia solare è pulita, sicura, ma soprattutto gratuita, iniziare a sfruttarla in maniera adeguata è diventata oramai una necessità se vogliamo salvaguardare il nostro pianeta.

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