La maggior parte delle tecnologie verdi attualmente in funzione raccolgono energia solare, direttamente o indirettamente. La fonte di energia solare diretta è costituita dai raggi solari che raggiungono l’atmosfera. Possono essere raccolti con due diverse tecnologie: solare fotovoltaico e solare termico. Vediamo come funzionano e quali sono le differenze tra loro.
Tecnologia
La differenza principale tra solare fotovoltaico e solare termico può essere trovata nei loro principi di funzionamento. Il solare fotovoltaico si basa sull’effetto fotovoltaico, mediante il quale un fotone (l’unità di base della luce) che colpisce una superficie di un materiale speciale genera il rilascio di un elettrone. Il solare termico, invece, utilizza la luce solare per riscaldare un fluido (a seconda dell’applicazione particolare, può essere acqua o altro fluido).
L’effetto fotovoltaico si manifesta solo in un numero ridotto di materiali, detti semiconduttori, che, dopo specifiche procedure chimiche, consentono la generazione di una corrente elettrica quando esposti alla luce. Questi semiconduttori sono modellati in strati sottili che formano l’elemento centrale delle celle solari, l’elemento base di un sistema solare fotovoltaico, che producono una corrente continua. Le celle solari sono integrate in strutture più grandi note come pannelli solari, dove è possibile ottenere i valori desiderati di corrente e tensione.
Il principio di funzionamento dei sistemi solari termici è molto meno sofisticato, ma altrettanto utile per la generazione di energia consumabile quanto l’effetto fotovoltaico. Consiste nel riscaldamento diretto dell’acqua (o di altri fluidi) mediante la luce solare. Tale conversione di energia avviene in diversi dispositivi a seconda dell’intervallo di temperature a cui il fluido di lavoro viene riscaldato.
I collettori a bassa e media temperatura possono essere pannelli piani o tubi sottovuoto. I collettori ad alta temperatura sono costituiti da sistemi solari concentrati, come trogolo parabolico, riflettori Fresnel, piatto Stirling e torri solari.
Vantaggi e svantaggi
Per quanto riguarda le centrali elettriche, la progettazione fotovoltaica è molto più semplice di quella termica. Una centrale fotovoltaica è formata da molti pannelli solari collegati in parallelo e in serie. D’altra parte, la generazione di elettricità utilizzando la tecnologia solare termica implica la trasmissione di energia da un fluido caldo a un generatore.
Su scala minore, i sistemi fotovoltaici domestici sono più versatili dei sistemi termici, poiché possono alimentare molti apparecchi (il solare termico è limitato al riscaldamento degli ambienti e dell’acqua). Hanno anche una durata maggiore.
Tra i vantaggi più importanti del solare termico c’è la sua possibilità di immagazzinare l’energia generata, poiché le centrali termiche non convertono direttamente l’energia solare in elettricità e gli impianti termici domestici includono sempre un serbatoio d’acqua dove può essere immagazzinato il calore.
I sistemi fotovoltaici, al contrario, soffrono di una intermittenza intrinseca che deriva dai modelli di luce solare. Lo stoccaggio di energia elettrica normalmente non è considerato un’opzione, a causa di perdite di energia che lo rendono davvero inefficiente. Ciò si traduce in una fornitura più uniforme e affidabile di elettricità da parte degli impianti termici.