Il 22 aprile sarà la Giornata Mondiale della Terra, un appuntamento importante per concentrarsi sulle tematiche inerente alla salvaguardia del pianeta. Una tra tutte è sicuramente l’energia.
Quando si parla di “green” spesso viene citata l’energia rinnovabile. Ne abbiamo indagato i diversi tipi, ma una di quelle più applicate e studiate è sicuramente l’energia solare.
Cos’è l’energia solare?
L’energia solare è l’energia creata dal Sole e trasmessa al pianeta Terra attraverso onde elettromagnetiche: le radiazioni solari.
È inoltre considerata come fonte di energia primaria in quanto da essa derivano sia altre fonti rinnovabili, come l’energia idraulica, eolica e delle biomasse, sia alcune fonti non rinnovabili, come i combustibili fossili.
Come funziona l’energia solare
L’energia solare viene prodotta con diversi metodi che comportano tutti l’utilizzo di un impianto fotovoltaico, termico o termodinamico, che creano energia sostenibile grazie al potere del calore.
Questo avviene tramite due processi consecutivi che sono riscaldare i fluidi tramite energia termica e generare energia elettrica.
Fotovoltaico
Il solare fotovoltaico, che è forse l’impianto più diffuso e conosciuto, consiste nell’installazione di un sistema di pannelli o celle solari (spesso sui tetti degli edifici o in spazi estesi) che svolgono la funzione di convertire la luce solare in elettricità attraverso un processo elettronico.
Ogni pannello solare è composto da unità più piccole chiamate celle fotovoltaiche composte da un materiale semiconduttore, come il silicio. Le particelle di luce trasferiscono la loro energia agli elettroni liberi del materiale che “agitandosi” producono energia.
Per essere funzionante la cella fotovoltaica deve stabile un campo elettrico nel quale sono presenti due cariche opposte separate. Si deve dar vita ad un processo chiamato “drogaggio del silicio” che vede l’aggiunta di atomi di un elemento al materiale semiconduttore al dine di alterare la loro stabilità elettronica.
Quando un fotone (quindi la luce) colpisce un elettrone libero tra i due strati, il campo elettrico generato lo spinge verso le piastre metalliche ai lati della cella, le quali a loro volta lo trasferiscono all’interno dei cavi elettrici.
Solare termico
Il solare termico è utilizzato, invece, per la produzione di acqua calda sanitaria o per il riscaldamento. Questo tipo di impianti è caratterizzato da un collettore termico che ha la funzione di riscaldare il cosiddetto fluido termovettore, al fine di generare l’energia termica utilizzata poi per il riscaldamento. I pannelli solari, in questo caso, hanno il compito di immagazzinare calore per poi trasferirlo a grandi serbatoi termicamente isolati.
I pannelli solari termini danno la possibilità di utilizzare principalmente l’energia solare in alcuni periodi dell’anno, da marzo-aprile fino all’arrivo delle temperature più basse.
In inverno, infatti, il solare termico deve essere integrato con il sistema di riscaldamento legato alla caldaia.
Solare termodinamico
L’impianto solare termodinamico viene integrato con un compressore (la pompa di calore) che assorbe l’energia dall’esterno (solitamente gli impianti non a grade scala vengono impiantati sui tetti delle abitazioni) diventando un collettore del calore solare e atmosferico
In questo caso i pannelli sono generalmente in alluminio e contengono al loro interno un refrigerante allo stato liquido.
Grazie alle radiazioni del sole, questo passa allo stato gassoso e successivamente compresso dalla pompa di calore, aumentando la temperatura e generando, quindi, energia termica.
Uno dei vantaggi di questo metodo è che non necessita costantemente del calore proveniente dal sole, poiché lo immagazzina anche dall’aria o dalla pioggia.
Allo stesso tempo non è consigliato in luoghi con temperature molto basse, pari o inferiori a
-5°, in quanto il rendimento del compressore è inversamente proporzionale alla differenza tra l’ambiente esterno e quello che deve essere riscaldato.
Vantaggi e svantaggi dell’energia solare
Oltre ai benefici sopra citati, ovvero l’inesauribilità dell’energia solare e la sua naturalezza, questa fonte rinnovabile si caratterizza anche per diversi vantaggi come quello di essere sfruttabile in luoghi che presentano anche condizioni atmosferiche diverse, di poter essere autoprodotta anche dai singoli individui grazie all’installazione dei pannelli solari e di necessitare di poca manutenzione.
Non solo: è considerata la fonte di energia più economica da implementare, dato che non comprende costi di produzione, di trasporto e di approvvigionamento, come accade invece nel caso del gas naturale o dell’energia elettrica.
Nel caso degli impianti solari l’unica spesa cospicua risulta essere quella relativa alla loro installazione, ma in ogni caso viene ammortizzata tramite un notevole risparmio sulla bolletta: tramite l’utilizzo dei pannelli solari, infatti, si può arrivare a risparmiare fino al 90% dei costi in bolletta in caso di un impianto efficiente con sistema di accumulo.
Tuttavia, questa fonte rinnovabile ha anche degli svantaggi che possono essere ricondotti sia alla necessità di uno spazio esteso, in quanto la luce solare ha una scarsa concentrazione e quindi servono spazi piuttosto ampi, sia alla discontinuità della risorsa dovuta alla sua dipendenza dall’alternarsi del giorno e della notte.
Per quanto concerne l’ultimo punto, oltre al solare termodinamico, è stata creata un’ulteriore soluzione che garantisce l’indipendenza dal ciclo della giornata e dalla rete elettrica nazionale: il sistema di accumulo per fotovoltaico. Tramite l’utilizzo di batterie, questa soluzione garantisce una conservazione dell’energia prodotta dall’impianto durante le ore diurne per poi utilizzarla in quelle notturne.
L’energia solare nel contesto italiano
Il fotovoltaico è dunque una delle fonti rinnovabili più diffuse e l’Italia, in tale contesto, secondo il rapporto di Solar Power Europee è particolarmente avanti per quanto riguarda la produzione di energia sostenibile, tanto da posizionarsi come terza nel mercato solare in UE.
L’energia solare, secondo i dati raccolti nel 2021 nel rapporto statistico GSE, corrisponde Al 21% di tutta l’energia rinnovabile prodotta nel Paese e questo si può evincere anche dall’ingente diffusione degli impianti fotovoltaici all’interno del territorio. Il rapporto del Gestore dei Servizi Energetici (GSE) del 2023 mostra come il numero totale di questi sia pari a 1.508.818 per una potenza di circa 28,6 GW.
Per quanto riguarda la loro distribuzione sul territorio nazionale, secondo i dati del GSE, gli impianti si trovano per il 55% al Nord, per il 28% al Sud e per il 17% al Centro e le regioni con più concentrazione sono la Lombardia, il Veneto, l’Emilia-Romagna, il Piemonte e il Lazio.
Il Governo punta molto sull’energia solare, grazie anche alla creazione di incentivi e di decreti che possano contribuire allo sviluppo e alla crescita del settore come il decreto CER, che mira alla nascita e allo sviluppo delle Comunità Energetiche Rinnovabili e dell’autoconsumo, e il recente decreto per l’agrivoltaico che si è posto come macro-obiettivo quello di installare almeno 1,04 GW di nuovi impianti entro giugno 2026.
Prospettive future dell’energia solare
In generale, l’energia solare continuerà ad essere una tendenza nel settore delle fonti rinnovabili anche grazie all’innovazione tecnologica e alla diminuzione dei costi.
In merito all’innovazione, il 2024 sarà un anno caratterizzato da significativi progressi nel settore fotovoltaico. Una delle aree di sviluppo principali è quella dalle celle solari di nuova generazione, come i pannelli fotovoltaici a perovskite, che permetteranno di aumentare l’efficienza e ridurre ancora di più i costi di produzione.
Per quanto riguarda la diminuzione dei costi dei pannelli solari, le stime prevedono che nel corso dell’anno verranno raggiunti i prezzi minimi con una riduzione dei costi di produzione solare del 50% rispetto al primo trimestre del 2023.
