L'energia solare è la risorsa energetica più abbondante sulla Terra. Può essere catturata e utilizzata in diversi modi e, in quanto fonte di energia rinnovabile, rappresenta una parte importante del nostro futuro energetico pulito.

Cos'è l'energia solare? Punti chiave

• L'energia solare proviene dal sole e può essere catturata con diverse tecnologie, principalmente pannelli solari.
• L'effetto fotovoltaico è il meccanismo mediante il quale i pannelli solari al silicio sfruttano l'energia del sole e generano elettricità
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Energia solare: cos'è e come funziona?

Il sole fa molto di più per il nostro pianeta che fornire semplicemente luce durante il giorno: ogni particella di luce solare (chiamata fotone) che raggiunge la Terra contiene energia che alimenta il nostro pianeta. L'energia solare è la fonte principale responsabile di tutti i nostri sistemi meteorologici e delle fonti di energia sulla Terra, e una quantità di radiazione solare sufficiente a coprire teoricamente il nostro fabbisogno energetico globale per quasi un anno intero.

Da dove proviene tutta questa energia? Il nostro Sole, come ogni stella della galassia, è come un enorme reattore nucleare. Nelle profondità del nucleo solare, le reazioni di fusione nucleare producono enormi quantità di energia che si irradia dalla superficie solare verso l'esterno e nello spazio sotto forma di luce e calore.

L'energia solare può essere sfruttata e convertita in energia utilizzabile tramite pannelli fotovoltaici o solari termici. Sebbene l'energia solare rappresenti solo una piccola parte del consumo energetico globale complessivo, la riduzione dei costi di installazione dei pannelli solari significa che sempre più persone in più luoghi possono usufruire dell'energia solare. L'energia solare è una fonte energetica pulita e rinnovabile e si prevede che svolgerà un ruolo importante nel futuro energetico globale.

Sfruttare l'energia solare per produrre energia utilizzabile

Esistono molti modi per utilizzare l'energia solare. I due principali sono il fotovoltaico e la cattura solare termica. Il fotovoltaico è molto più comune per progetti elettrici su piccola scala (come gli impianti solari residenziali), mentre la cattura solare termica viene in genere utilizzata solo per la produzione di elettricità su larga scala negli impianti solari di pubblica utilità. Oltre a produrre elettricità, le minori variazioni di temperatura dei progetti solari termici possono essere utilizzate per il riscaldamento e il raffrescamento.

L'energia solare è una delle fonti di energia in più rapida crescita ed economiche al mondo e continuerà a diffondersi rapidamente nei prossimi anni. Con il continuo miglioramento della tecnologia dei pannelli solari, i vantaggi economici dell'energia solare aumentano, aggiungendosi ai vantaggi ambientali derivanti dalla scelta di una fonte di energia pulita e rinnovabile.

Energia solare fotovoltaica

Un modo comune per i proprietari di immobili di sfruttare l'energia solare è con un impianto fotovoltaico (FV). Con un impianto fotovoltaico, i pannelli solari convertono la luce solare direttamente in elettricità che può essere utilizzata immediatamente, immagazzinata in una batteria solare o immessa nella rete elettrica per ottenere un credito sulla bolletta.

I pannelli solari convertono l'energia solare in elettricità utilizzabile attraverso un processo noto come effetto fotovoltaico. La luce solare in arrivo colpisce un materiale semiconduttore (tipicamente silicio) e libera elettroni, mettendoli in movimento e generando una corrente elettrica che può essere catturata tramite un cablaggio. Questa corrente è nota come corrente continua (CC) e deve essere convertita in corrente alternata (CA) utilizzando un inverter solare. Questa conversione è necessaria perché la rete elettrica statunitense funziona a corrente alternata, così come la maggior parte degli elettrodomestici.

L'energia solare può essere catturata su più livelli grazie al fotovoltaico, e l'installazione di pannelli solari è un modo intelligente per risparmiare sulla bolletta elettrica, riducendo al contempo la dipendenza dai combustibili fossili non rinnovabili. Anche le grandi aziende e le aziende elettriche possono trarre vantaggio dalla produzione di energia solare fotovoltaica installando grandi impianti solari in grado di alimentare le attività aziendali o di immettere energia nella rete elettrica.

Solare termico

Un secondo modo per utilizzare l'energia solare è catturare direttamente il calore della radiazione solare e utilizzarlo in diversi modi. L'energia solare termica ha una gamma di utilizzi più ampia rispetto a un impianto fotovoltaico, ma utilizzare l'energia solare termica per la produzione di elettricità su piccola scala non è pratico quanto utilizzare il fotovoltaico.

Esistono tre tipi principali di energia solare termica utilizzata: a bassa temperatura, utilizzata per il riscaldamento e il raffreddamento; a media temperatura, utilizzata per il riscaldamento dell'acqua; e ad alta temperatura, utilizzata per la produzione di energia elettrica.

I sistemi solari termici a bassa temperatura utilizzano il riscaldamento e il raffreddamento dell'aria come mezzo di climatizzazione. Un esempio di questo tipo di utilizzo dell'energia solare è la progettazione di edifici solari passivi. Nelle proprietà costruite per l'utilizzo passivo dell'energia solare, i raggi solari vengono lasciati entrare in un ambiente per riscaldare un'area e bloccati quando è necessario raffrescarlo.

I sistemi solari termici a media temperatura includono sistemi di riscaldamento solare dell'acqua calda. In un impianto solare termico, il calore del sole viene catturato da collettori sul tetto. Questo calore viene poi trasferito all'acqua che scorre nelle tubature di casa, eliminando così la necessità di ricorrere ai tradizionali metodi di riscaldamento dell'acqua, come gli scaldabagni a gasolio o a gas.

I sistemi solari termici ad alta temperatura vengono utilizzati per generare elettricità su larga scala. In una centrale solare termica, degli specchi concentrano i raggi solari su tubi contenenti un liquido in grado di trattenere bene l'energia termica. Questo fluido riscaldato può quindi essere utilizzato per trasformare l'acqua in vapore, che a sua volta può azionare una turbina e generare elettricità. Questo tipo di tecnologia è spesso definito "energia solare a concentrazione".

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