Il Sole, quella stella senza cui la vita sul nostro pianeta sarebbe impossibile, è la massima fonte di energia.
Secondo i dati dell'International Energy Agency (IEA) nel 2011 la produzione energetica mondiale cosiddetta "alternativa" (sostanzialmente eolica, geotermica e solare) è cresciuta del 33% rispetto all'anno precedente, salendo così a 380 TWh (mille miliardi di wattora), ossia il 4% sulla produzione totale, assestata sui 9 mila TWh.
In Italia, grazie soprattutto alle sovvenzioni statali e ad alcuni contributi pagati da tutti con le bollette elettriche degli ultimi vent'anni, questa produzione è aumentata del 56%, superando quota 8% su un totale di quasi 270 mila GWh prodotti nel nostro Paese l'anno scorso.
Cos'è l'energia solare?
Le radiazioni provenienti dal Sole sono la fonte energetica più abbondante che si possa trovare sul nostro pianeta. Si è calcolato che la quantità di questa energia irradiata in un'ora è più o meno la stessa che viene utilizzata in un anno dall'uomo per le sue attività.
L'energia solare è la madre di tutte le altre energie, poiché è alla base del ciclo dell'acqua (energia idraulica), del riscaldamento atmosferico (eolica) e di quello terrestre (biomasse, petrolio, gas, carbone).
Le onde elettromagnetiche irradiate dalla nostra stella sono composte per più della metà da raggi infrarossi, per il 42% da radiazioni visibili e per il 3% dagli ultravioletti (raggi UV). Per poter produrre questa energia, sul Sole avvengono reazioni di fusione nucleare: un nucleo di deuterio ed uno di trizio si combinano tra loro producendo un nucleo di elio, un neutrone, e 17.6 MeV di energia.
Affinché l'uomo possa utilizzare questa energia, deve però costruire quegli strumenti che ne permettono la cattura, la modificazione, la diffusione: i sistemi di pannelli solari e celle fotovoltaiche.
Lo sfruttamento dell'energia solare
I primi pannelli solari risalgono alla seconda metà del 1700 grazie all'intuizione del naturalista svizzero, nonché fondatore dell'alpinismo, Horace-Bénédict de Saussure (1740-1799), ma fu nel 1891 che l'imprenditore statunitense Clarence Kemp brevettò il Climax, il primo sistema che permetteva di riscaldare acqua con i raggi solari, utilizzando quindi l'energia del Sole come energia termica.
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| Pubblicità del sistema Climax del 1891 e sezione di un pannello solare moderno |
Il sistema Climax era composto da tre serbatoi incassati sotto una lastra di vetro, nei quali veniva immessa acqua fredda dall'impianto idrico che si scaldava grazie al Sole battente sul lato meridionale del tetto di casa, ed all'occorrenza tornava in circolo nell'impianto. Un pannello solare moderno funziona sempre utilizzando il cosiddetto "effetto serra", ma è tecnologicamente più avanzato.
Questi pannelli restarono sostanzialmente nell'ombra per un secolo, fino alla crisi petrolifera del 1973, periodo durante il quale le potenze cominciarono ad intensificare la ricerca sulle energie alternative.
Un altro dispositivo che permette lo sfruttamento delle radiazioni solari è la cella fotovoltaica. Essa è formata da un semiconduttore (generalmente una lamina di silicio monocristallino puro che ha una resa energetica del 15% circa) che produce energia elettrica grazie a dei diodi a giunzione eccitati dalla luce del Sole. Un modulo fotovoltaico è un insieme di celle, ed un pannello fotovoltaico è composto da più moduli assemblati insieme.
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| Spaccato di una cella fotovoltaica |
Il principio alla base di questa tecnologia è frutto del fisico francese Alexandre-Edmond Becquerel (1820-1891), mentre la costruzione della prima cella solare avvenne nel 1883 per merito dell'inventore statunitense Charles Fritz. Albert Einstein, invece, pubblicò nel 1905 la teoria sull'effetto fotoelettrico, grazie alla quale prese il premio Nobel sedici anni dopo, e che spiegava più in generale il comportamento di un metallo colpito da radiazione elettromagnetica. La costosa tecnologia fotovoltaica è applicata ai programmi spaziali fin dai primi anni Sessanta.
La fonte del futuro?
Se fosse possibile utilizzare anche solo una piccola percentuale di questa energia, sicuramente risolveremmo ogni sovrainquinamento ambientale. Il problema è che, ad oggi, non è possibile sfruttarla se non in parte insufficiente rispetto ai nostri desideri.
Il motivo principale per cui fino ad oggi non è stata utilizzata in modo intensivo questa fonte energetica è la sua dispersione nello spazio. La costante solare è la quantità di radiazioni emesse dalla nostra Stella che colpisce la Terra in uno spazio di 1 mq poco fuori dall'atmosfera terrestre, con Sole allo zenit e cielo sereno. Essa è 1.3 - 1.4 kW/mq e diminuisce drasticamente man mano che il Sole "si sposta" verso l'orizzonte (spessore atmosferico di 1100 km) anziché rimanere sulla verticale (spessore atmosferico di 100 km).
Il secondo motivo dipende dall'alternarsi delle stagioni, del dì, e delle mutevoli condizioni meteorologiche. Questi fattori ostacolano l'arrivo dei raggi solari sulla superficie terrestre.
Infine, un altro motivo per il quale oggi l'energia solare è poco utilizzata è il costo di produzione degli impianti (e per crearli ci vuole energia) ed il loro rendimento.
Si può concludere, quindi, che questa fonte energetica non può sostituire le fonti tradizionali, ma può affiancarsi ad esse, diminuendo, seppur impercettibilmente, l'inquinamento ambientale.
