Andrea301AG
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Concetti Chiave

  • Il solare termico è una delle fonti energetiche più antiche e disponibili, con solo il 27% dell'energia solare raggiungendo la Terra.
  • Le prime celle solari fotovoltaiche sono state sviluppate nel 1954, utilizzando semiconduttori al silicio per convertire il 6% dell'energia solare in elettricità.
  • Il solare termoelettrico riscalda fluidi per produrre energia elettrica ed è meno costoso del fotovoltaico ma richiede più spazio e presenta maggiori rischi operativi.
  • Il più grande impianto fotovoltaico attualmente in funzione si trova in Germania, con una potenza di 24 MWp, mentre un progetto in California punta a oltre 550 MWp.
  • Un nuovo materiale in fase di studio potrebbe aumentare l'efficienza delle celle solari fino al 63%, rispetto al massimo teorico del 30% delle celle al silicio convenzionali.

Sfruttamento dell’energia solare

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.

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: 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. 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

  1. Qual è l'origine storica dell'uso dell'energia solare per la produzione di elettricità?
  2. L'uso dell'energia solare per la produzione di elettricità risale a Becquerel nel 1939, che scoprì la possibilità di produrre corrente elettrica con due piastre metalliche immerse in un liquido esposte alla luce solare. Successivamente, nel 1870, Hertz studiò l'effetto fotovoltaico sul selenio, e nel 1954 Chapin, Pearson e Fuller svilupparono la prima cella solare al silicio.

  3. Quali sono le differenze principali tra il solare termoelettrico e il fotovoltaico?
  4. Il solare termoelettrico riscalda un fluido per produrre energia elettrica ed è meno costoso ma richiede più spazio e presenta maggiori rischi poiché non può essere spento facilmente. Il fotovoltaico, invece, utilizza celle solari per convertire la luce in elettricità, ma necessita di grandi superfici per l'installazione dei pannelli.

  5. Quali sono le innovazioni attuali nel campo delle celle solari?
  6. Un gruppo di ricercatori spagnoli sta sviluppando un nuovo materiale che sfrutta sia i fotoni del visibile che quelli dell'infrarosso, con un'efficienza teorica massima del 63%. Le celle convenzionali, basate su semiconduttori come il silicio, hanno un'efficienza di circa il 30%.

Domande e risposte