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 vetratoÈ una scatola piana che contiene al suo interno l’assorbitore, unalastra 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 equando colpisce l’assorbitore diventa calore che resta intrappolatocome in una serra. Il calore scalda il fluido circolante che lo trasferiscea un serbatoio. Un metro quadrato di pannello può produrre50 litri di acqua calda a 40-60 °C a seconda della stagione edell’esposizione.

Pannello a tubi sottovuotoIl pannello è formato da molti tubi di vetro disposti uno accantoall’altro. Ogni tubo di vetro ha all’interno un tubicino di rame verniciatodi nero dove circola il fluido. Tra i due tubi concentrici èstato 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 turbina-

alternatore. 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 iltubo ricevitore posto sul fuoco. Sono montati su una struttura metallicafissa, orientata verso sud. Ogni fila ha un grosso tubo di uscita che porta ilcalore all’edificio della centrale. Il collettore parabolico è quello colmaggior rendimento e minore costo, rispetto allo specchio piano e al

Centrale solare a specchi pianiQuesta 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 MW.

Centrale solare di SivigliaInaugurata nel 2007, la centrale è composta da 600 eliostati, ognuno deiquali ha 120 metri quadri di superficie riflettente. I raggi solari sonoconcentrati verso un serbatoio ricevitore, collocato su una torre a 115 metridi altezza. La potenza di picco è di 11 MW e fornisce elettricità 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 elettrica è una piattaforma con centinaia di enormi pannellidisposti per file parallele, orientati nella stessa direzione. Ogni pannello haun sostegno e un meccanismo per seguire il movimento del sole. Lemigliaia di moduli sono collegati 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.