Energia solare

di Coldismyheart.

Continua il nostro viaggio nel mondo delle energie alternative. Questa settimana ci occuperemo di energia solare. Prima di iniziare vorrei comunque spendere qualche parola sul Sole stesso. Come sappiamo tutti, é la stella principale del nostro sistema solare, che con la sua enorme energia permette la continuazione della vita su questo pianeta. Il Sole è una stella di medie dimensioni, e crea l’energia fondendo nel suo interno idrogeno, (di cui è costituita per la maggior parte) in elio. Questo processo si chiama fusione, e nel processo stesso nello spazio circostante si libera un enorme quantità dell’energia, sotto forma di radiazione elettromagnetica e di vento solare.

Il sole si trova attualmente nella sequenza principale del suo ciclo vitale, ovvero in fase di stabilità, dove non si espande (per via della pressione che si sviluppa per reazione termonucleare), ne si contrae (per via della forza gravitazionale). Si suppone che ci vorranno circa 10 miliardi di anni prima che il sole esaurisca la riserva dell’idrogeno all’interno del nucleo. Dopo la fase stabile, il sole entrerà in una fase fortemente instabile, e questa fase si chiama la gigante rossa: l’idrogeno si esaurirà, il sole si espanderà e la temperatura interna inizierà ad aumentare, innescando un altro tipo di reazione nucleare, la fusione dell’elio che avrà come prodotti finali carbonio e ossigeno. Una volta che la pressione all’interno del Sole non riesce più a controbilanciare la forza gravitazionale, inizierà l’ultima fase della vita della nostra stella, ovvero la stella inizierà a collassate su se stessa generando una stella nanna bianca. Questo è quello che succede per le stelle che hanno una massa considerata media. Le stelle di una massa molto superiore esplodono generando una supernova.

Il nucleo del sole è molto piccolo, comprende solo il 10% dell'intero volume, ma è anche la parte più pesante (contribuisce con il 40% alla massa totale del sole). Al suo interno infatti avviene la reazione della fusione nucleare, che in parole povere è il processo nel quale gli atomi degli elementi leggeri (idrogeno) si fondono in atomi sempre più pesanti, partendo dall'elio. E' il principio che avviene in tutte le stelle, non solo sulla nostra. Per permettere che questo processo di fusione nucleare avvenga è necessario che due nuclei siano sufficientemente vicini, in maniera tale che la forza nucleare forte vinca sulle forza di repulsione, visto che i due nuclei hanno la solita carica elettrica (positiva), per cui naturalmente si respingono. Per ovviare a questo problema i nuclei devono essere portati nelle condizioni di altissima pressione, di altissima temperatura e di altissima densità, il processo che avviene naturalmente dentro tutte le stelle, e in maniera incontrollata sulla terra nelle bombe a idrogeno. Le bombe a idrogeno funzionano con questo principio: per comprimere il combustibile e scatenare la reazione di fusione nucleare si usa l’energia di una testata nucleare a fissione. Purtroppo la fusione controllata è ancora in fase sperimentale per la difficoltà di ricreare le condizioni di altissima temperatura, pressione e densità in maniera efficace.

Il sole in un solo secondo produce un'energia che tutti gli impianti sul nostro pianeta potrebbero raggiungere lavorando senza tregua per prossimi 6.282.459 anni.

Vedendo un dato del genere viene logico pensare che questa enorme energia potrebbe essere usata per produrre energia elettrica. Certo non tutta questa energia è sfruttabile, perché solo una parte raggiunge la terra, però comunque il Sole è una risorsa energetica quasi infinità.

Di sotto segue una breve descrizione sui modi di usufruire dell’energia del sole:

1. Pannelli solari termici

2. Pannelli fotovoltaici

Pannelli Solari Termici

Pannelli di questo tipo convertono l’energia solare in energia termica. I componenti principali di questo impianto sono i seguenti:

1. pannello che riceve energia solare

2. scambiatore

3. serbatoio

Il pannello raccoglie la radiazione solare e tramite uno scambiatore trasferisce l'energia raccolta in un serbatoio dove l'energia viene accumulata e distribuita successivamente. Questi sistemi hanno utilizzo vario. Ad esempio possono essere usati per produrre dell’acqua calda e questi impianti hanno efficienza di quasi 80%. Secondo modo di utilizzo è per generare energia elettrica. Nel tal caso, il liquido nello scambiatore viene portato alla temperatura di ebollizione e una volta nello stato gassoso, viene inviato ad una turbina per convertire l’energia meccanica in quella elettrica. I contro sono ingombri troppo eccessivi dell’impianto, la necessità di avere energia del sole sempre disponibile, e altri costi di realizzazione.

Pannelli Solari Fotovoltaici

Questi pannelli solari servono prevalentemente per produrre energia elettrica direttamente dall’energia solare. Si basano sul principio fotovoltaico. Alcuni materiali come ad esempio i semiconduttori hanno la capacità di fornire energia elettrica quando vengono sottoposti ai fasci di luce. Purtroppo l’efficienza di questo sistema è ancora troppo bassa. Si sfrutta solo dai 6 ai 15% di energia solare che colpisce il pannello nella trasformazione in energia elettrica. Contro, gioca anche il fatto che il costo di un impianto del genere è ancora elevato. Si spera comunque che affinando le tecnologie nuove si riesca ad ottenere nel futuro prossimo i rendimenti maggiori. L'energia prodotta da questo impianto è a bassa tensione e a corrente continua e per poter usufruire di questa energia ci serve un apparato che si chiama inverter da collegare nel sistema, che serve appunto per trasformare la tensione continua in tensione alternata a 220Wat da immettere nel nostro impianto domestico.

I vantaggi di un impianto fotovoltaico sono molti e comprendono la totale assenza delle emissioni inquinanti, risparmio sui combustibili, non ci sono le parti in movimento per cui la durata di un impianto del genere si stima come superiore a 25 anni, bassi costi di manutenzione e modularità del sistema ovvero per aumentare la potenza si devono solo aggiungere altri moduli. Questi sistemi si possono installare come stand-alone che significa che sono i sistemi isolati atti a dare energia alle singole case o possono essere collegati sulla rete nazionale delle trasmissioni in maniera tale che l'energia in eccesso possa essere riemessa in rete.

Ultima notizia, girovagando per la rete ho trovato questa notizia interessante. La finestra fotovoltaica, ovvero la finestra che oltre a proteggere dai raggi UV e dai raggi infrarossi è in grado di produrre anche energia elettrica. E' la tecnologia proposta da Rainbow Solar. Questo tipo di finestra sarebbe in grado da sostituire completamente le finestre tradizionali in vetro, e può generare energia stimata da 80 a 250Wat dipendente dalle dimensioni. Una azienda americana attualmente studia la tecnologia e gli sviluppi applicativi.