Il sole, la fonte di energia più intelligente

Pannelli solari di fronte a file alla Baldock Solar Highway project il 5 dicembre, 2011. (Oregon Department of Transportation/Flickr, CC BY)

Direttamente o indirettamente, l’energia utilizzata dall’uomo proviene tutta dal sole, con l’eccezione di quella nucleare e geotermica. Quando la luce solare raggiunge la superficie terrestre, il calore prodotto genera correnti d’aria e marine utilizzate per produrre energia dal vento e dalle maree. Il sole fa anche evaporare l’acqua, che alimenta il ciclo idrologico riempiendo i bacini per la produzione di energia idroelettrica.

Anche i combustibili fossili – carbone, petrolio e gas – derivano dall’energia solare: si sono creati centinaia di milioni di anni fa, quando le piante hanno assorbito e trasformato la luce solare attraverso la fotosintesi; poi hanno conservato quell’energia alla morte, decomponendosi e compattandosi sepolte nel profondo sottosuolo terrestre, insieme agli animali che se ne nutrivano. Anche legno, torba, letame e altri combustibili di origine vegetale sono forme simili ma meno concentrate.

Molti pensano all’energia solare nella sua forma diretta, catturata in vari modi dai raggi del sole che colpiscono la Terra. Per utilizzare l’energia del sole si va dalle tecnologie dei pannelli solari termici e dei serbatoi d’acqua posizionati in modo strategico, alle celle fotovoltaiche (o pannelli solari), fino ai grandi specchi che concentrano il calore solare per produrre vapore acqueo che aziona le turbine.

A differenza dei combustibili fossili o dell’energia nucleare uranio-dipendente, la fonte di energia solare è libera, inesauribile, non inquinante e priva di sottoprodotti pericolosi come radioisotopi o anidride carbonica. Può essere utilizzata per diverse applicazioni, dall’accendere un singolo lampione al generare energia elettrica per un’abitazione o per sostenere satelliti e alimentare fabbriche. Però, l’energia solare ha anche degli svantaggi in caso manchino sistemi di accumulo; quindi funziona solo quando il sole splende, e questo può essere costoso. Inoltre gli impianti solari per fornire energia a grandi aree possono occupare spazi enormi e, inoltre, alcune tecnologie prevedono l’impiego di materiali rari, che devono essere estratti con un notevole impatto ambientale.

A causa dei rapidi progressi tecnologici, il calo dei prezzi e i per i numerosi vantaggi che ha, l’energia solare è diventata una delle fonti di energia rinnovabile a livello mondiale con il più alto tasso di crescita. La potenza installata annua è cresciuta del 43 per cento a partire dal 2000, riporta il World Economic Forum. Eppure, come evidenzia un rapporto dell’Istituto di Tecnologia del Massachusetts, il solare ha generato circa l’1 per cento dell’elettricità mondiale nel 2015, con un abbattimento dei costi annui di circa il 10 per cento e, con le tecnologie per lo sfruttamento e la capacità produttive che stanno migliorando, potrebbe salire al 20 per cento entro il 2027, secondo quanto è emerso da uno studio dell’università di Oxford.

Circa il 90 per cento della potenza solare installata utilizza celle fotovoltaiche basate su wafer di silicio cristallino. Come fa notare Phys.org, i wafer sono atossici, abbondanti e affidabili; ma sono anche spessi, rigidi e piuttosto costosi da produrre.
Molte cellule di recente tecnologia sono più piccole, meno rigide, e spesso più convenienti, ma possono incorrere in altri problemi. Alcune impiegano materiali che “includono metalli rari e/o tossici”.
Il sito evidenzia inoltre che la promettente tecnologia di «terza generazione» in via di sviluppo include «il solare fotovoltaico a film sottile, che impiega vernice-sintetizzata, materiale organico, nanotecnologia (quantum dot) o celle solari perovskite, e nuove combinazioni di materiali semiconduttori, così come i concentratori».

È anche in fase di sviluppo una tecnologia per imitare la fotosintesi clorofilliana, trasformando la luce solare in elettroni con la nanotecnologia e componenti foto-assorbenti per inviare energia elettrica «a dei catalizzatori personalizzati che convertono dell’acqua e della CO2 in ossigeno e combustibili chimici».
La fotosintesi artificiale è anche in fase di studio come un modo per catturare e convertire le emissioni di CO2 per produrre combustibili, materie plastiche, farmaci e altri prodotti.

Il posizionamento delle celle solari apre interessanti orizzonti, come la pavimentazione stradale, parcheggi e piste ciclabili ricoperte di pannelli resistenti che oltre a generare energia sciolgono anche il ghiaccio e la neve.
Secondo alcuni esperti grazie alla tecnologia solare potrebbe diventare obsoleta la necessità di centrali geotermiche, nucleari e a carbone e persino le reti di distribuzione. Come sostiene Steve Holliday, CEO di National Grid, gestore di reti per la distribuzione del gas e dell’energia in Gran Bretagna e nel nord-est degli Stati Uniti, «dal punto di vista del consumatore, la centrale è quello che produco da me. La centrale è l’impianto solare sul mio tetto e la mia pompa di calore».

Il solare è sostenibile e con prezzi accessibili (detraibile fiscalmente in Italia), e può essere facilmente installato sui tetti per generare energia elettrica per abitazioni, istituzioni pubbliche e imprese. Sta diventando una parte sempre più importante del mix energetico, in particolare man mano che le reti di distribuzione e i sistemi di stoccaggio diventano sempre più sofisticati ed efficienti.

Ogni ora, il sole inonda la Terra con energia sufficiente a soddisfare le nostre necessità per più di un anno. Non c’è ragione per cui non possiamo sfruttarlo ancora di più per diminuire le emissioni e lo sfruttamento dei combustibili nemici del clima.

Articolo oroginale: David Suzuki Foundation

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