Solare termico

SOLARE TERMICO

La conversione dell' energia della radiazione solare in calore è uno dei modi più conosciuti e sfruttati per utilizzare l'energia solare. I parametri chiave per il progetto di un impianto solare sono la temperatura, la latitudine e le caratteristiche della superficie assorbente.

L'applicazione più comune è il collettore solare termico, ovvero una lastra metallica dalla superficie annerita. Esposto al sole, assorbe calore e lo cede al fluido che viene fatto circolare all'interno dell'impianto. Esistono impianti ad aria, impianti ad acqua e impianti ad altro fluido.

In base al tipo di moto del fluido si dividono tra attivi e passivi, ossia sistemi in cui la circolazione dell'acqua può avvenire per effetto dell'azione di una pompa

(sistemi attivi o a circolazione forzata) o per circolazione naturale, sfruttando i moti convettivi naturali (sistemi passivi). Tali moti si instaurano nei fluidi a causa della differenza di temperatura di masse adiacenti: le masse calde, dotate di minor densità, tendono a salire al di sopra di quelle più fredde.

Esistono due tipi di impianti: a bassa e ad alta temperatura.

Gli impianti termodinamici sono ideali per la produzione di elettricità su larga scala, rimpiazzando così le centrali termiche convenzionali senza cambiamenti della struttura della rete. Essi sono già presenti in California e in Spagna, ed entro il 2009, anche a Siracusa entrerà in funzione una centrale di questo tipo.

Si tratta del primo prototipo del progetto Archimede di Carlo Rubbia, secondo cui tale tecnologia verrà applicata in futuro anche in Calabria, Puglia e Lazio.

Il progetto è così chiamato, perché il fisico sembra essersi ispirato a quanto accadde a Siracusa nel 212 a.C., quando Archimede utilizzò degli specchi per concentrare i raggi del Sole sulle navi romane che assediavano la sua città.

Rispetto a tale progetto gli esperti si dividono: c'è chi sostiene che i costi sono troppo alti e c'è chi è ottimista e ritiene che questo nuovi impianti faranno dimenticare l' insuccesso di Adrano. Infatti, la prima esperienza italiana nel solare termodinamico è stata realizzata agli inizi degli anni ottanta con la costruzione di una grande centrale ad Adrano, in provincia di Catania. L' impianto siciliano ha inghiottito molti fondi e prodotto poca energia, ma nel frattempo le tecnologie si sono evolute.

FOTOVOLTAICO

Il dispositivo che opera la conversione energetica è detto cellula fotovoltaica, generalmente di forma quadrata e superficie di 100 cm2. Può essere descritta come un "foglio" di spessore molto piccolo, generalmente di silicio, le cui proprietà elettriche vengono modificate tramite l'impiego di sostanze "droganti", che cioè si inseriscono tra gli atomi di silicio modificandone la struttura chimica e, di conseguenza, il "comportamento elettrico".

Più celle assemblate insieme (di norma 36) formano un modulo fotovoltaico,

che eroga una potenza di 40-50 W. I moduli montati su strutture di sostegno sono detti pannelli, vengono orientati lungo l'asse Est-Ovest e inseguono il moto apparente del Sole ruotando attorno al loro asse.

Accanto al generatore, occorre prevedere un sistema di accumulo (in genere costituito da batterie simili a quelle utilizzate per le auto), per soddisfare la richiesta di energia durante le ore notturne.

Nel mondo esistono anche impianti in cui l'elettricità in più prodotta durante il giorno dagli impianti fotovoltaici è inviata tramite linee di corrente a siti di stoccaggio ad aria compressa vicino alle città, che durante la notte producono elettricità da destinare al consumo.

In questi progetti, l'elettricità entrante alimenta motori e compressori che pressurizzano l'aria e la inviano in caverne vuote, miniere o falde acquifere. Una volta rilasciata, l'aria viene riscaldata bruciando piccole quantità di gas naturale; i gas ad alta temperatura in espansione muovono turbine che generano elettricità.

Un esempio di tale tecnologia si trova in Alabama.

Breve storia del fotovoltaico

Nell'aprile del 1954 fu annunciata alla stampa la scoperta da parte dei Laboratori della Bell (Stati Uniti) della prima cella fotovoltaica al silicio.

La grossa spinta allo sfruttamento dell'energia solare venne dall'industria aerospaziale, con l'inizio della corsa allo spazio verso la fine degli anni cinquanta e la messa in orbita dei primi satelliti. La necessità di alimentare i circuiti elettrici dei satelliti ha dato un notevole impulso allo sviluppo della tecnologia fotovoltaica.

Nell'anno 2000, fu messo in orbita all'altezza dell'equatore un enorme satellite fatto - con la tecnica modulare - di milioni e milioni di pannelli fotovoltaici. A un'altezza di 36.000 km, le celle catturano radiazioni 15 volte superiori a quelle che arrivano sulla Terra.

UN PROGETTO DEL PENTAGONO : Energia dal satellite

Per molto tempo, gli scienziati e gli ingegneri avevano sognato dei satelliti in grado di raccogliere l'energia solare e mandarla sulla Terra. Ora il Pentagono consiglia il governo statunitense di realizzare questa idea, perché la stessa tecnologia potrebbe essere applicata anche in campo militare.

Il padre di questa idea è Peter Glaser che la propose già nel lontano 1968.

I primi progetti prevedevano vele fotovoltaiche di una dimensione di 50 chilometri quadrati e si pensava di dover impiegare nel loro montaggio un centinaio di astronauti. Le stime dei costi risultarono pertanto davvero astronomiche.

Negli anni Settanta, la NASA concluse che i satelliti solari sarebbero, sì, realizzabili, ma non economici.

Da allora la fotovoltaica, l'elettronica e la robotica hanno fatto grandi progressi e questa idea potrebbe diventare realtà. Quello che serve sono vele fotovoltaiche, grandi alcuni chilometri quadrati, che captano la luce solare in orbita. Il satellite invia poi l'energia sotto forma di un raggio laser o di microonde sulla Terra dove il raggio, captato da particolari antenne, è trasformato in energia elettrica.

Il vantaggio secondo il Pentagono: un satellite fotovoltaico geostazionario sarebbe in grado di captare l'energia solare anche durante la notte e quando la Terra è coperta da nuvole.

Inoltre, l'energia solare potrebbe eliminare una debolezza delle forze armate statunitensi: la dipendenza dall'approvvigionamento energetico locale nelle regioni di intervento. Tuttavia, ci sono ancora diversi ostacoli da superare prima di poter installare una centrale elettrica nello spazio: il trasporto del peso utile in un'orbita è ancora troppo costoso. Sarebbero necessari centinaia di lanci per trasportare il materiale occorrente in orbita. Attualmente i lanci eseguiti annualmente dagli Stati Uniti sono meno di quindici.