L'energia solare è un modo di energia rinnovabile ottenuto dal luce e calore dal sole, essendo considerata una delle fonti di energia più pulite e sostenibili attualmente disponibili.
Il pieno utilizzo di questo tipo di energia è diventato possibile solo grazie allo sviluppo di specifiche tecnologie. Con l'invenzione di dispositivi come collettori e celle fotovoltaiche, noti anche come pannelli solari, è stata effettuata la conversione dell'energia solare in elettricità o calore.
Il progresso di queste tecnologie e la riduzione dei costi di installazione hanno reso l'energia solare sempre più accessibile e ampiamente utilizzata nelle case, nelle aziende e nelle centrali elettriche di tutto il mondo.
Come funziona l'energia solare (passo dopo passo)
L'energia solare viene prodotta catturando e convertendo la luce solare in energia elettrica o termica. Il processo di generazione di energia solare prevede le seguenti fasi:
1. Cattura della luce solare
I pannelli solari sono composti da celle fotovoltaiche realizzate con materiali semiconduttori come il silicio. Queste cellule hanno proprietà speciali che consentono loro di assorbire la luce solare.
2. effetto fotovoltaico
Quando la luce solare cade sulle celle fotovoltaiche, i fotoni presenti nella luce eccitano gli elettroni negli atomi del materiale semiconduttore. Questo processo è chiamato effetto fotovoltaico e si traduce nella generazione di una corrente elettrica continua.
3. Conversione in energia elettrica
La corrente elettrica generata dalle celle fotovoltaiche viene raccolta e condotta da fili metallici, formando un circuito. Questo circuito consente agli elettroni di fluire, creando una corrente elettrica utilizzabile.
Per alimentare dispositivi elettrici o sistemi di alimentazione, l'elettricità generata dai pannelli solari passa attraverso un inverter, che converte la corrente continua in corrente alternata.
4. Uso e conservazione
L'elettricità generata dai pannelli solari può essere utilizzata immediatamente per alimentare apparecchi elettrici, sistemi di illuminazione, elettrodomestici, tra gli altri dispositivi.
Se è presente un sistema di accumulo, come le batterie, l'energia in eccesso prodotta durante il giorno può essere immagazzinata per un uso successivo durante la notte o durante i periodi nuvolosi.
5. Riscaldamento
Oltre a generare elettricità, l'energia solare può essere utilizzata anche per il riscaldamento termico. In questo caso, i collettori solari vengono utilizzati per assorbire la luce solare e convertire il calore in energia termica.
Questa energia termica può essere utilizzata per riscaldare l'acqua per uso domestico, piscine, impianti di riscaldamento degli ambienti o anche per generare vapore nelle centrali elettriche.
Tipi di energia solare (con esempi)
Esistono diversi tipi di energia solare che possono essere sfruttati per generare elettricità o calore. I tipi principali sono:
energia solare fotovoltaica
È il tipo di energia solare più diffuso e conosciuto. In questo caso la luce solare viene convertita direttamente in energia elettrica tramite celle fotovoltaiche, presenti nei pannelli solari.
Queste celle, solitamente in silicio, assorbono i fotoni dalla luce solare e generano una corrente elettrica. L'energia elettrica prodotta può essere utilizzata immediatamente, immagazzinata in batterie o immessa nella rete elettrica.
solare termico
Questa forma di energia solare viene utilizzata per il riscaldamento. I collettori solari termici catturano l'energia della luce solare e la convertono in calore. L'energia solare termica è un'opzione efficiente e sostenibile per sostituire i sistemi di riscaldamento convenzionali.
energia solare concentrata
Questo tipo di energia solare utilizza specchi o lenti per focalizzare la luce solare su un punto specifico, dove viene generato il calore. Questo calore può essere utilizzato per generare elettricità attraverso un ciclo termodinamico, simile a quello utilizzato nelle centrali termoelettriche.
L'energia solare concentrata è più comunemente utilizzata nelle grandi centrali elettriche, dove la concentrazione della luce solare è ottimizzata.
energia solare passiva
A differenza dei tipi menzionati in precedenza, l'energia solare passiva non comporta la conversione diretta della luce solare in elettricità o calore. Si riferisce all'uso intelligente del design architettonico e dei materiali per sfruttare al massimo la luce solare e il calore naturale del sole negli edifici.
Esempi di strategie di energia solare passiva includono l'utilizzo di grandi finestre per far entrare la luce energia solare, un adeguato isolamento termico e posizionamento degli edifici per sfruttare il movimento del Sole.
Vantaggi e benefici dell'energia solare
fonte di energia rinnovabile
L'energia solare è una fonte inesauribile di energia, derivante dal sole, che continuerà a splendere per miliardi di anni. A differenza dei combustibili fossili, questo tipo di energia non si esaurisce e non contribuisce alla scarsità delle risorse naturali.
Basso impatto ambientale
La generazione di energia solare non emette inquinanti atmosferici nocivi come anidride carbonica, ossidi di zolfo o ossidi di azoto. Ciò contribuisce alla riduzione dell'effetto serra, dell'inquinamento atmosferico e dei problemi di salute associati.
Risparmio sui costi a lungo termine
Mentre i costi iniziali per l'installazione di sistemi solari possono essere considerevoli, l'energia solare consente di risparmiare denaro nel lungo periodo. Una volta installato, il sole fornisce energia gratuita e abbondante, riducendo significativamente la dipendenza dai fornitori di energia convenzionali, aiutando a controllare i costi dell'elettricità.
applicazione versatile
L'energia solare può essere utilizzata su diverse scale, dai piccoli sistemi di generazione distribuita nelle abitazioni ai grandi impianti solari.
Inoltre, può essere utilizzato sia per la produzione di elettricità che per il riscaldamento termico, rendendolo un'opzione versatile per soddisfare diverse esigenze energetiche.
Svantaggi dell'energia solare
Dipendenza dalle condizioni meteorologiche
La quantità di energia solare disponibile varia a seconda delle condizioni meteorologiche, come la presenza di nuvole, il periodo dell'anno e la posizione geografica.
Ciò significa che la produzione di energia solare può risentirne nelle giornate nuvolose, di notte e nelle regioni con minore irraggiamento solare.
alti costi iniziali
L'installazione di sistemi solari richiede un investimento iniziale significativo, compreso l'acquisto, l'installazione e la manutenzione delle attrezzature. Sebbene i costi siano diminuiti nel corso degli anni, può ancora rappresentare un ostacolo per alcune persone o aziende.
spazio richiesto
L'implementazione di sistemi solari su larga scala richiede uno spazio adeguato, che si tratti di tetti di edifici, terreni aperti o aree specifiche per impianti solari.
Nelle aree urbane densamente popolate, trovare spazio sufficiente per soddisfare la domanda di energia può essere una sfida.
Disponibilità notturna limitata
L'energia solare non è disponibile di notte quando non c'è luce solare diretta. Ciò richiede l'implementazione di sistemi di accumulo di energia, come le batterie, per garantire una fornitura continua di elettricità al di fuori dei periodi di luce solare.
Sebbene presenti alcuni svantaggi, l'energia solare è ampiamente considerata un'opzione energetica pulita e sostenibile con un grande potenziale di crescita.
Utilizzo dell'energia solare in Brasile
L'energia solare ha acquisito un'importanza crescente sia sulla scena mondiale che in Brasile. La consapevolezza degli impatti ambientali dei combustibili fossili e la ricerca di fonti energetiche pulite e rinnovabili hanno guidato la crescita del settore solare in tutto il mondo.
Il Brasile ha una posizione di rilievo sulla scena mondiale quando si tratta di generazione di energia solare fotovoltaica. Attualmente si colloca all'ottavo posto nella classifica mondiale, con una capacità installata accumulata di 24 GW. Questo numero impressionante dimostra il crescente investimento e l'adozione dell'energia solare nel paese.
L'energia solare ha svolto un ruolo fondamentale nella diversificazione della matrice energetica brasiliana, soprattutto in un contesto in cui le dighe idroelettriche affrontano sfide e crisi a causa della scarsità di precipitazioni e cambiamenti climatici. La capacità di generazione di energia solare è stata una valida alternativa, consentendo una maggiore sicurezza e stabilità nell'approvvigionamento elettrico.
A gennaio 2023, l'energia solare si è consolidata come la seconda fonte più utilizzata nella matrice elettrica brasiliana, rappresentando una quota del 12%, superando l'energia eolica e il gas naturale. Questo risultato sottolinea l'importanza e il potenziale di questa fonte di energia pulita e sostenibile.
Bibliografia:
- LUIZ, Adir Moyses. Energia solare e conservazione ambientale. San Paolo: libreria di fisica, 2013.
- TOLMASQUIM, Mauricio Tiommo. Fonti di energia rinnovabile in Brasile. Rio de Janeiro: Sinergia, 2003.
- ABSOLAR (Associazione brasiliana per l'energia fotovoltaica). Panorama dell'energia solare fotovoltaica in Brasile e nel mondo - infografica. https://www.absolar.org.br/mercado/infografico/. Accesso effettuato il: 5 luglio 2023.
Vedi anche:
- Energia
- Tipi di energia e fonti
- Energia rinnovabile
- Energia termica
- energia eolica
- Elettricità
