energia solare

Solare termico

Si tratta, al pari del fotovoltaico, d’una tecnologia per la produzione energetica fondata sull’impiego delle radiazioni solari. A differenza del fotovoltaico, tuttavia, il solare termico non opera mediante la conversione dell’energia solare in energia elettrica, limitandosi, piuttosto, a conseguire il semplice riscaldamento di un liquido o di un gas, detto fluido termovettore (acqua, in genere, ma non solo) da impiegare, in genere, negli impianti sanitari e di riscaldamento. Il sistema di produzione energetica, pertanto, è estremamente semplice e consta di lastre trasparenti, poggiate su lastre di vetro scuro, che catturano e filtrano le radiazioni – i pannelli solari, altrimenti noti come collettori – comunicandole, quindi, ad una fitta tubatura su cui circola il fluido da riscaldare. Per fare in modo che il fluido scaldato di giorno possa essere impiegato anche la notte, il sistema è dotato di un apposito serbatoio d’accumulo. Il passaggio del fluido dal collettore al serbatoio può avvenire in maniera naturale, per effetto dell’espansione che consegue al riscaldamento e che porta il fluido a risalire verso il serbatoio, o mediante l’impiego di un’apposita pompa. Si parlerà, nel primo caso, “d’impianti a circolazione naturale” e nel secondo “d’impianti a circolazione forzata”. Il fluido riscaldato dal collettore, può, poi, essere il medesimo fluido destinato al consumo finale, così come accade, ad esempio, in genere, per gli impianti di riscaldamento dell’acqua impiegati nelle residenze di villeggiatura, o negli stabilimenti balneari, nei campeggi, o per le piscine scoperte – si tratta d’impianti estremamente economici e che richiedono poca manutenzione; oppure può trattarsi di un fluido altro, destinato a restare in perpetua circolazione e a garantire il riscaldamento del fluido impiegato nell’utilizzazione finale mediante un apposito dispositivo detto scambiatore. Tale ultimo sistema, pur essendo, evidentemente più oneroso del primo, garantisce tuttavia una migliore resa in ogni stagione ed impedisce inutili dispersioni di calore.

Il ricorso all’energia solare termica, nell’ultimo decennio, ha registrato un incremento del 30%. Si tratta infatti, d’una soluzione ecologica ed estremamente economica che può portare, nell’arco di pochi anni, ad un abbattimento dei costi per la produzione di acqua calda a nucleo familiare di oltre il 60%, con punte che superano l’80% nelle zone dove la concentrazione delle radiazioni solari è più alta e continuata nel tempo.

Energia solare termica

Com’è noto, il sole rappresenta una della maggiori scommesse su cui i grandi paesi industrializzati stanno investendo negli ultimi anni, in concomitanza con gli effetti di una crisi economica globale intrinsecamente legata, tra le altre cose, al progressivo esaurimento dei combustibili fossili, a fronte di un esponenziale innalzamento del fabbisogno, con conseguente aumento, come mercato vuole, del prezzo alla vendita delle materie prime.

Grazie alla semplicità del principio di funzionamento, tra le diverse tecnologie fondate sull’impiego della luce solare, il solare termico è quello che ha avuto, probabilmente, la più ampia e diffusa applicazione, con un incremento del 30% solo nell’ultimo decennio ed un’estensione delle proprie applicazioni ben oltre i confini dell’uso domestico. L’energia solare termica, nella sua versione più essenziale, opera mediante un sistema a collettori solari – meglio noti come pannelli solari – lastre trasparenti poggiate su lastre scure e filtranti, che hanno la funzione di catturare la radiazione solare e di trasmetterla, attraverso una speciale piastra di rame, ad un complesso sistema di tubi su cui circola, un fluido detto termovettore (aria, acqua, altro). É chiaro che non essendoci per forza una coincidenza tra le ore di produzione delle radiazioni solari e quelle di consumo del fluido riscaldato, è necessario preservarne, in qualche modo, la temperatura. Esiste, a tal fine, un apposito contenitore volto alla conservazione del fluido termovettore prodotto di giorno, così che se ne possa garantire l’uso anche nelle ore notturne: il serbatoio d’accumulo. Ora, è possibile che il flusso riscaldato dal collettore sia lo stesso impiegato nel circuito finale d’utilizzo (si parlerà in tal caso di circuito aperto) o che questo venga, piuttosto, a sua volta impiegato per riscaldare il fluido finale mediante un apparecchio detto scambiatore (circuiti chiusi). A seconda, poi, del modo in cui ha luogo la trasmissione del fluido dal collettore al serbatoio si distinguono due ulteriori tipi d’impianti solari termici: a circolazione naturale, che sfruttano il moto convettivo provocato dal riscaldamento, che induce il fluido a salire verso il serbatoio di accumulo; e a circolazione forzata, ove il passaggio al serbatoio sia garantito, invece, dall’impiego di una pompa di trasmissione.

Il sole, il dato è notorio, rappresenta un’inesauribile fonte di produzione energetica. Al suo interno, infatti, complici le elevate temperature (diversi milioni di gradi centigradi), hanno incessantemente luogo reazioni termonucleari che sprigionano immense quantità di radiazioni elettromagnetiche, soltanto una parte delle quali, tuttavia, arriva ad attraversare l’atmosfera terrestre. Ebbene, basterebbe impiegare questa percentuale ridotta di radiazioni solari per superare di ben 15.000 volte l’attuale fabbisogno energetico del pianeta. E non solo l’energia proveniente dal sole è immensa e tendenzialmente inesauribile, ma, per di più, si tratta di un’energia pulita, non inquinante, va a dire, ed estremamente economica.

Lo sfruttamento dell’energia solare, infatti, non richiede il ricorso a combustibili fossili, risorse energetiche dette convenzionali per l’uso ordinario che ne fa, eppur responsabili dei continui innalzamenti del costo di gas e luce in ragione del tanto progressivo quanto inesorabile processo di esaurimento che le riguarda (oltre che d’inestimabili danni all’ambiente!).

Detto sfruttamento si basa, piuttosto, sull’applicazione di due distinte tecnologie: il solare termico ed il fotovoltaico. La prima delle due tecnologie ha raggiunto buoni livelli sperimentali ed operativi già da qualche decennio e si fonda su un sistema meccanico estremamente semplice: in pratica il calore emesso dalle radiazioni solari viene catturato mediante l’impiego di apposite lastre che ne impediscono la dispersione (i pannelli solari) ed impiegato al fine d’innalzare la temperatura dell’aria o, come più spesso accade, dell’acqua, o di altri fluidi contenuti in appositi serbatoi. Sebbene il ricorso al solare termico negli ultimi anni abbia subito un’implementazione di tutto rilievo, essendosene esteso l’impiego anche all’agricoltura e all’industria, tuttavia continuano a rappresentarne bacino preferenziale i sistemi di riscaldamento dell’acqua per fini domestici.

La seconda tecnologia, il fotovoltaico, si basa su un meccanismo un po’ più complesso, il che spiega perché, nonostante i primi esperimenti risalissero ai primi dell’800, essa abbia richiesto tempi di ricerca e sviluppo ben più lunghi del solare termico. Si tratta, in tale caso, di convertire l’energia che promana dalle radiazioni solari in energia elettrica, direttamente spendibile per qualsiasi fine domestico, industriale o agricolo, mediante il ricorso a speciali dispositivi (i pannelli fotovoltaici) costituiti in prevalenza da un materiale semiconduttore, in genere il silicio trattato.