Capire cos'è l'energia solare, conoscere le differenze di ogni tipo e sapere qual è il più vantaggioso
Cos'è l'energia solare?
L'energia solare è l'energia elettromagnetica la cui fonte è il sole. Può essere trasformato in energia termica o elettrica e applicato in diversi usi. I due modi principali per sfruttare l'energia solare sono la generazione di elettricità e il riscaldamento solare dell'acqua.
Per la produzione di energia elettrica vengono utilizzati due sistemi: l'eliotermico, in cui l'irraggiamento viene convertito prima in energia termica e successivamente in energia elettrica; e fotovoltaico, in cui la radiazione solare viene convertita direttamente in energia elettrica.
Energia eliotermica o energia solare concentrata (CSP)
Secondo il Ministero delle Miniere e dell'Energia, il Brasile ha circa il 70% della sua matrice elettrica basata sull'energia idraulica, e più recentemente altre fonti di energia, come la biomassa, l'eolico e il nucleare hanno ricevuto incentivi.
- Cos'è l'energia idroelettrica?
In considerazione di condizioni idrologiche sfavorevoli, con periodi di siccità sempre più prolungati, l'energia eliotermica si presenta come alternativa. A maggior ragione se si considera che i periodi di siccità sono associati a un aumento del potenziale solare a causa della bassa interferenza delle nuvole e della radiazione solare più intensa.
Esistono diversi tipi di collettori e la scelta del tipo appropriato dipende dall'applicazione. I più utilizzati sono: il cilindro parabolico, la torre centrale e il disco parabolico.
Come funziona?
I collettori eliotermici di energia solare sono dispositivi che catturano la radiazione solare e la convertono in calore, trasferendo questo calore a un fluido (aria, acqua o olio, in generale). I collettori hanno una superficie riflettente, che dirige la radiazione diretta verso un fuoco, dove si trova un ricevitore. Una volta che il calore è stato assorbito, il fluido scorre attraverso il ricevitore.
Energia solare fotovoltaica
L'energia solare fotovoltaica è quella in cui la radiazione solare viene trasformata direttamente in energia elettrica, senza passare attraverso la fase di energia termica (come sarebbe nel sistema eliotermico).
Come funziona?
Le celle fotovoltaiche (o celle di energia solare) sono realizzate con materiali semiconduttori (solitamente silicio). Quando la cellula è esposta alla luce, parte degli elettroni nel materiale illuminato assorbe i fotoni (particelle di energia presenti alla luce solare).
Gli elettroni liberi vengono trasportati dal semiconduttore fino a quando non vengono trascinati da un campo elettrico. Questo campo elettrico si forma nell'area di giunzione dei materiali, a causa di una differenza di potenziale elettrico tra questi materiali semiconduttori. Gli elettroni liberi vengono estratti dalle celle di energia solare e sono disponibili per l'uso sotto forma di energia elettrica.
A differenza del sistema eliotermico, il sistema fotovoltaico non necessita di un'elevata radiazione solare per funzionare. Tuttavia, la quantità di energia generata dipende dalla densità delle nuvole, quindi un numero basso di nuvole può comportare una minore produzione di elettricità rispetto alle giornate completamente aperte.
L'efficienza di conversione è misurata dalla proporzione della radiazione solare sulla superficie della cella che viene convertita in energia elettrica. In genere, le celle più efficienti forniscono un'efficienza del 25%.
Secondo il Ministero dell'Ambiente, il governo sviluppa progetti di generazione di energia solare fotovoltaica per soddisfare le esigenze energetiche delle comunità rurali e isolate. Questi progetti si concentrano su alcune aree quali: pompaggio di acqua per l'approvvigionamento domestico, irrigazione e piscicoltura; Illuminazione stradale; sistemi di uso collettivo (elettrificazione di scuole, centri sanitari e centri sociali); cura della casa.
Sfruttamento termico
Un altro modo di utilizzare la radiazione solare è il riscaldamento termico. Il riscaldamento termico dall'energia solare può essere effettuato attraverso un processo di assorbimento della luce solare da parte dei collettori, che normalmente vengono installati sui tetti di edifici e abitazioni (noti come pannelli solari).
Poiché l'incidenza della radiazione solare sulla superficie terrestre è bassa, è necessario installare alcuni metri quadrati di collettori.
Secondo l'Agenzia nazionale per l'energia elettrica (Aneel), per fornire l'approvvigionamento idrico riscaldato in una residenza da tre a quattro residenti, sono necessari 4 m² di collettori. Sebbene la domanda di questa tecnologia sia prevalentemente residenziale, c'è interesse anche da altri settori, come edifici pubblici, ospedali, ristoranti e hotel.
Se sei interessato all'installazione di un impianto solare termico nella tua casa consulta la Guida all'installazione dell'energia solare in casa.
Vantaggi e svantaggi dell'energia solare?
L'energia solare è considerata una fonte di energia rinnovabile e inesauribile. A differenza dei combustibili fossili, il processo di generazione di elettricità dall'energia solare non emette anidride solforosa (SO2), ossidi di azoto (NOx) e anidride carbonica (CO2), tutti gas inquinanti con effetti nocivi sulla salute umana. e che contribuiscono al riscaldamento globale.
L'energia solare si è dimostrata vantaggiosa anche rispetto ad altre fonti rinnovabili, come l'idraulica, in quanto richiede aree meno estese rispetto all'idroelettrico.
L'incentivo all'energia solare in Brasile è giustificato dalle potenzialità del Paese, che dispone di ampie aree con radiazione solare incidente ed è vicino all'Equatore.
Le regioni semi-aride del Brasile nord-orientale sono ideali per la generazione di energia eliotermica, poiché soddisfano le condizioni di elevata radiazione solare e scarse precipitazioni.
Tuttavia, lo svantaggio dell'energia eliotermica è che, sebbene non richieda aree estese come le dighe idroelettriche, richiede comunque ampi spazi. Pertanto, è fondamentale analizzare il sito più appropriato per l'impianto, poiché ci sarà la soppressione della vegetazione. Inoltre, come già accennato, il sistema eliotermico non è adatto a tutte le regioni, in quanto ritenuto piuttosto intermittente.
La non dipendenza dall'elevato irraggiamento è un grande vantaggio del sistema fotovoltaico, che contribuisce a renderlo un'alternativa.
Nel caso dell'energia fotovoltaica, lo svantaggio più frequentemente citato è l'alto costo di realizzazione e la bassa efficienza del processo, che varia dal 15% al 25%.
Tuttavia, un altro punto estremamente importante da considerare nella filiera produttiva dell'impianto fotovoltaico è l'impatto socio-ambientale causato dalla materia prima più comunemente utilizzata per comporre le celle fotovoltaiche, il silicio.
L'estrazione del silicio, come qualsiasi altra attività mineraria, ha impatti sul suolo e sulle acque sotterranee nell'area di estrazione. Inoltre, è essenziale che ai lavoratori siano fornite buone condizioni occupazionali al fine di evitare infortuni sul lavoro e lo sviluppo di malattie professionali. L'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (Iarc) sottolinea, in un rapporto, che la silice cristallina è cancerosa e può causare il cancro ai polmoni se viene inalata cronicamente.
La relazione del Ministero della Scienza e della Tecnologia evidenzia altri due punti importanti relativi all'impianto fotovoltaico: lo smaltimento dei pannelli deve essere opportunamente smaltito, poiché potenzialmente tossici; e anche il riciclaggio dei pannelli fotovoltaici non ha raggiunto finora un livello soddisfacente.
Un altro punto importante è che, nonostante il Brasile sia il secondo produttore mondiale di silicio metallico, secondo solo alla Cina, la tecnologia per la purificazione del silicio a livello solare è ancora in fase di sviluppo. Un problema recentemente identificato, principalmente nelle piante eliotermiche, è l'incendio accidentale di uccelli che attraversano la regione.
Pertanto, anche se è rinnovabile e non emette gas, l'energia solare incontra ancora ostacoli tecnologici ed economici. Sebbene promettente, l'energia solare diventerà economicamente sostenibile solo attraverso la cooperazione tra i settori pubblico e privato e con investimenti nella ricerca per migliorare le tecnologie che abbracciano il processo di produzione, dalla purificazione del silicio allo smaltimento delle celle fotovoltaiche.
