Energia solare

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Collettori a concentrazione

Per particolari applicazioni industriali sono necessari collettori più complessi e costosi che, focalizzando i raggi solari incidenti in un’area ristretta, permettano di raggiungere temperature di diverse centinaia o addirittura migliaia di gradi Celsius. Per migliorarne l’efficienza, i concentratori sono comandati da dispositivi elettromeccanici per l’inseguimento del tragitto del Sole durante l’arco del giorno.

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Ricevitori centralizzati

La produzione centralizzata di energia elettrica da energia solare è attualmente in fase di sviluppo. Un progetto di centrale prevede che una schiera di riflettori mantenuti costantemente orientati verso il Sole focalizzi i raggi su una caldaia ad acqua, montata su una torre. Il vapore così generato può essere usato in un ciclo convenzionale di generazione elettrica.

In Italia è stata recentemente allestita, a Priolo Gargallo (Siracusa), una centrale solare ad alta temperatura concepita e voluta dal premio Nobel ed ex presidente dell’ENEA Carlo Rubbia. È costituita da un’ampia superficie di specchi parabolici capaci di inseguire il Sole nella sua parabola diurna e da un sistema “chimico” di immagazzinamento del calore raccolto, rappresentato da una miscela di sali. L’energia solare catturata dagli specchi viene accumulata nella miscela e utilizzata per produrre il vapore ad alta temperatura (550 °C) che alimenta le turbine. La tecnologia, denominata “Archimede”, potrebbe in futuro costituire un filone interessante nel campo delle fonti rinnovabili.

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Raffreddamento solare

L’energia solare può essere utilizzata anche nei processi di raffreddamento, poiché un normale ciclo di refrigerazione richiede l’impiego di una fonte di calore. Dato che per un funzionamento efficiente dei dispositivi di assorbimento occorrono temperature superiori ai 150 °C, per questo tipo di applicazione è indispensabile l’uso di collettori a concentrazione.

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Celle fotovoltaiche

Le celle solari, realizzate con sottili lamelle di silicio cristallino, arseniuro di gallio o altri materiali semiconduttori, convertono la radiazione solare direttamente in elettricità con rendimento superiore al 30%. Oggi sono allo studio celle solari flessibili, che potranno essere adattate a edifici di qualsiasi forma. I nuovi pannelli, infatti, non presenteranno più il tradizionale strato rigido di silicio, ma uno strato di silicio in forma di minuscole sferette (del diametro di 1 mm ciascuna) contenute da due fogli sottili di alluminio sigillati con plastica; il dettaglio interessante è che tali sferette sono realizzate a partire dai materiali di scarto dell’industria della microelettronica.

Un modello puramente teorico proposto per produrre energia solare su vasta scala prevede la collocazione di moduli solari giganti in orbita geostazionaria. Qui l’energia generata dalla luce del Sole verrebbe convertita in microonde per essere poi inviata a terra e riconvertita in energia elettrica.

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Immagazzinamento dell’energia solare

La natura intermittente della radiazione solare nell’arco del giorno e dell’anno rende indispensabile l’uso di dispositivi di accumulazione dell’energia prodotta in esubero durante le ore o i periodi favorevoli, in modo che essa possa essere resa disponibile, ad esempio, durante la notte. Oltre alla semplice acqua, si possono impiegare apparecchi più compatti che si basano sulle proprietà di cambiamento di fase di particolari miscele saline. Anche le batterie possono essere usate per serbare l’energia elettrica in eccesso prodotta dal vento o da dispositivi fotovoltaici.