Concetti Chiave
- Il solare termico è una fonte energetica antica e abbondante, ma solo il 27% dell'energia solare raggiunge la Terra a causa dell'assorbimento atmosferico.
- Le celle solari hanno avuto origine con la scoperta di Becquerel nel 1939 e il primo utilizzo pratico è stato per alimentare satelliti nel 1958.
- Il solare termoelettrico riscalda fluidi per generare elettricità, risultando più economico ma necessitando di spazi maggiori rispetto ai pannelli fotovoltaici.
- Il più grande impianto fotovoltaico al mondo si trova in Germania, mentre un nuovo impianto in California promette di produrre oltre 550 MWp su 25 km quadrati.
- Ricercatori spagnoli stanno sviluppando celle solari innovative in grado di raggiungere un'efficienza teorica del 63%, sfruttando sia i fotoni visibili che quelli dell'infrarosso.
Il solare termico risale agli albori dell’umanità per riscaldarsi. È la fonte energetica più disponibile di tutte. Infatti, l’energia luminosa che irraggia il sole è pari a 1500 volte dell’energia consumata. Tuttavia, solo il 27% di essa arriva sulla Terra: la restante parte è assorbita dall’atmosfera. Il sole è però una fonte periodica, grossolanamente controllabile e con una componente aleatoria dovuta alla nuvolosità.
Sviluppo delle celle solari
Il primo passo verso le attuali celle solari fotovoltaiche è convenzionalmente attribuito a Becquerel che nel 1939 scopre la possibilità di produrre corrente elettrica quando due piastre di due diversi metalli sono immerse in un liquido e vengono esposte alla luce solare. Nel 1870 l'effetto fotovoltaico fu studiato in solido sul selenio da Hertz il quale concluse che tali celle erano in grado di convertire la luce in elettricità con una efficienza compresa fra 1% e il 2%. Nel 1954 Chapin, Pearson e Fuller svilupparono la prima cella basata su semiconduttori al silicio in grado di convertire il 6% dell'energia solare in energia elettrica. La prima applicazione di celle solari è dovuta agli americani che nel 1958 alimentarono i satelliti inviati in orbita nello spazio.
Solare termoelettrico e applicazioni
Solare termoelettrico: riscaldare un fluido per la produzione di energia elettrica. In Italia il solare si sviluppa soprattutto grazie a Giovanni Francia: Le centrali solari sfruttano lo stesso principio degli specchi di Archimede: Infatti, grandi specchi concentrano l’energia tutta in un punto. Il solare termoelettrico è molto meno costoso degli impianti fotovoltaici, ma ha bisogno di maggiori spazi. Inoltre, centrali termoelettriche sono molto più a rischio rispetto ad impianti fotovoltaici in quanto non è possibile spegnerle.
Sfide e innovazioni nel fotovoltaico
Il più grande impianto fotovoltaico in funzione al mondo è ubicato in Germania. La sua potenza è di 24 MWp ed è realizzato su un vecchio aeroporto, coprendo 110 ettari. Il punto debole del solare è proprio il fatto che ha bisogno di una grande superficie su cui costruire impianti di pannelli fotovoltaici. Si sta costruendo in California quello che sarà il più grande impianto di fotovoltaici al mondo, che copre 25 km quadrati e che produce oltre 550 MWp. Un gruppo di ricercatori spagnoli sta lavorando su un nuovo materiale in grado di sfruttare sia i fotoni del visibile, sia quelli dell’infrarosso, arrivando ad un massimo teorico di efficienza pari al 63%. Le celle convenzionali si basano invece su un semiconduttore come il silicio. Hanno tuttavia un’efficienza di appena il 30%.
Domande da interrogazione
- Qual è la principale fonte di energia solare e quali sono le sue caratteristiche?
- Chi ha contribuito allo sviluppo delle celle solari e quali sono stati i progressi significativi?
- Quali sono le differenze tra il solare termoelettrico e il fotovoltaico?
- Quali sono le sfide attuali nel settore del fotovoltaico e le innovazioni in corso?
Il solare termico è la fonte energetica più disponibile, con l'energia solare che arriva sulla Terra pari a 27% di quella irradiata dal sole, ma presenta una variabilità dovuta alla nuvolosità.
Becquerel nel 1939 scoprì la produzione di corrente elettrica tramite celle solari, mentre nel 1954 Chapin, Pearson e Fuller svilupparono celle al silicio con un'efficienza del 6%, utilizzate per alimentare satelliti nel 1958.
Il solare termoelettrico riscalda un fluido per produrre energia elettrica ed è meno costoso ma richiede più spazio, mentre il fotovoltaico ha un rischio minore e una maggiore efficienza, ma necessita di superfici ampie per l'installazione.
La necessità di grandi superfici per gli impianti fotovoltaici è una sfida, ma si stanno sviluppando nuovi materiali che potrebbero aumentare l'efficienza fino al 63%, rispetto al 30% delle celle convenzionali.
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