L'energia solare termica
Se sulla Terra c’è vita, lo dobbiamo al sole. E se in un prossimo futuro, quando finirà l’era del petrolio, potremo continuare a vivere con tutti i comfort di oggi, lo dovremo in buona parte al sole.
L’energia solare è inesauribile e producibile in ogni parte del mondo. Considerando che ogni anno il sole irradia sulla terra 19.000 miliardi di TEP ( Tonnellate Equivalenti Petrolio) mentre la domanda annua di energia è di circa 8 miliardi di TEP, l’energia solare potrebbe supplire all’intero fabbisogno energetico del mondo.
Ma che estensione di superficie terrestre dovrebbe essere “messa a coltura” di energia solare per saziare la fame energetica della Terra? Uno studio dell’’International Energy Agency (IEA) afferma che basterebbe sfruttare il 4% delle aree desertiche della Terra; così facendo non si avrebbe impatto ambientale e si contribuirebbe a togliere dalla povertà molte popolazioni che vivono lungo la fascia equatoriale.
L’energia solare può essere prodotta in scala industriale o utilizzata, con piccoli impianti, per supplire a buona parte del fabbisogno energetico domestico. Questa energia, a seconda del metodo di produzione, prende il nome di energia solare termica o di energia fotovoltaica. Qui di seguito tratterò solo la prima delle due. Per quanto riguarda il fotovoltaico, rimando ad un’altra pagina.
ENERGIA SOLARE PER USO DOMESTICO
Il sole, se ben sfruttato, offre alle nostre abitazioni tre doni preziosi, oggi più che mai visto che il petrolio è alle stelle: acqua calda, riscaldamento dei locali nei mesi invernali ed energia elettrica. Un impianto fotovoltaico permette di produrre tutti e tre questi beni, mentre un impianto a pannelli solari termici, pur non potendo produrre energia elettrica, è molto più efficiente ed economico per produrre acqua calda e per riscaldare l’abitazione.
Il componente fondamentale di un impianto solare termico è, ovviamente, il pannello solare ossia la parte che cattura i raggi solari trasformandoli in calore. Esistono due tipi di pannelli solari:
Pannelli solari termici piani: essi sono composti da una intelaiatura isolata termicamente, coperta da un resistente vetro protettivo.
All’interno dell’intelaiatura si trova una lastra metallica scura alla quale sono saldati dei tubi in cui circola una sostanza liquida.
Questo liquido, riscaldato dal calore solare, sale alla cima del collettore e va nel serbatoio dove, tramite uno scambiatore, cede il calore
all'acqua da riscaldare contenuta all'interno e da dove viene distribuita ai diversi punti di presa. A questo punto il liquido termoconvettore
raffreddato scende ed il processo ricomincia da capo.- Pannelli solari sotto vuoto a tubi: consistono in tubi di vetro speciale che ha la capacità di trasformare la luce del sole in calore. Il liquido termoconvettore in essi contenuto, evaporando, cede il calore alla estremità superiore. La loro efficienza è maggiore rispetto ai pannelli piani e garantiscono rese elevate in tutte le stagioni dell’anno ed in tutti i paesi.
Installare un impianto solare è meno costoso di quanto si possa immaginare: a titolo di esempio, un impianto solare idoneo a coprire anche più
dell’80% delle esigenze di acqua calda sanitaria per una famiglia di 3-5 persone è venduto online a 2530,00 €, a cui vanno aggiunti 1000,00/2000,00 €
per l’installazione. Il risparmio che si ottiene sulla bolletta del metano installando un kit solare per il riscaldamento dell'acqua calda sanitaria
va, per una famiglia di 4 persone, dai 300-400 Euro / anno per il Nord Italia, ai 400-500 Euro / anno per il Sud Italia. (fonte: ecoRete).
Riscaldare la propria abitazione con l’energia solare, invece, comporta qualche costo in più poiché, per ottenere una copertura fino al 60% del
riscaldamento, occorre installare un impianto di riscaldamento funzionante a bassa temperatura, cioè del tipo a pannelli radianti sotto il pavimento.
Occorrerà poi disporre di un serbatoio di grande capacità, pannelli esclusivamente del tipo sotto vuoto ed un buon isolamento termico. Nel caso si
disponga, invece, di un riscaldamento del tipo a normali caloriferi, si potrà ottenere un risparmio del 20-30% sulle spese.
Ricordo che tra i primi premi estratti ogni mese vi saranno anche degli impianti ad energia solare termica che saranno installati a casa vostra senza comportare per voi nessuna spesa. Aiutatemi perciò a coltivare energia pulita, senza spendere un centesimo!!!
LA PRODUZIONE INDUSTRIALE DI ENERGIA SOLARE
A differenza dell’energia eolica, l’energia solare non è ancora abbastanza matura per garantire un prezzo competitivo sul mercato.
Negli ultimi anni, tuttavia, si è cominciato ad investire molto su di essa: 431,2 sono i milioni di dollari che una società, la EnviroMission,
ha deciso di impegnare in un impianto che produrrà con la forza del sole 200MW di energia rinnovabile.
L’impianto, chiamato “The solar tower” , è costituito da un camino alto un chilometro che poggia su una superficie rivestita di pannelli solari.
I pannelli solari scalderanno l’aria presente alla base della torre che salirà verso l’alto formando una corrente ascensionale. Questa verrà
convogliata in un gigantesco camino del diametro di 130 metri. L’energia è data dal movimento di 32 turbine poste alla base, della capacità di 6,5 MW
ciascuna.
Abbandoniamo ora questa nuova tecnologia per passare allo studio di due impianti ben più collaudati: le torri solari ed il sistema a specchi parabolici lineari.
LE TORRI SOLARI
Un sistema di specchi che inseguono il moto del sole su doppio asse, chiamati eliostati, riflettono l’energia solare su di un ricettore montato
in cima ad una torre localizzata al centro. Il calore solare è raccolto da un fluido, ad esempio un nitrato fuso, che ha anche la funzione di accumulo
di energia. Con il calore accumulato nei sali fusi si produce del vapore (565 °C), allo scopo di fare girare un turbo-generatore elettrico.
Le torri solari sono particolarmente adatte alla produzione centralizzata di energia nell’intervallo di potenza solare da 100 a 200 MWatt elettrici.
L'evoluzione di questa tecnologia prevede una produzione di energia elettrica ad un costo di 0,05 € al kWh.Le temperature nel ricevente possono arrivare oltre i 1000°C. In Israele esiste un impianto con il ricevente a terra; le temperature in questo sistema possono arrivare anche a 3000°C.
SISTEMA A SPECCHI PARABOLICI LINEARI
Denominati con il termine SEGS ( Solar Eletric Generating System) essi sono usati per focalizzare i raggi solari su un lungo
tubo ricevente posizionato lungo la linea focale dei concentratori. Un mezzo portatore di calore, ad esempio olio, pompato attraverso i tubi, alimenta
una stazione di potenza localizzata centralmente. Il calore solare è trasformato in vapore allo scopo di far funzionare un turbo-generatore elettrico.
La temperatura tipica di operazione è di 390 °C. Tali impianti oggi hanno dimensioni tipiche dell’ordine da 30 a 80 MWatt elettrici e bruciano
anche una certa quantità di combustibile fossile (gas naturale nel miglior caso) per produrre energia quando l’energia solare è scarsa.
I concentratori lineari parabolici ad inseguimento sono la tecnologia di concentrazione solare più collaudata, con costi al kWh di 0,08 €.
Entro pochi anni il costo dell'energia prodotta con questa tecnologia è destinata a scendere a 4 centesimi di euro per kWh; in abbinamento con sistemi
a metano e/o con sistemi di accumulo di energia termica tramite le tecnologie dei sali fusi l'efficienza può essere ancora maggiore.
Ricordo che il ricavato dalla vendita di energia eolica prodotta con la turbina, detratti i fondi per i premi e per coprire i costi di gestione della stessa, sarà reinvestito in un altro impianto per la produzione di energia rinnovabile. Per decidere in che tipo di impianto investire ne deve ancora passare di tempo, ma mi piacerebbe che fosse ad energia solare. Comunque vi anticipo che verrà aperta una discussione con il sistema del sondaggio o del blog per decidere assieme a voi.
