Transizione energetica ed energia solare

È opinione pressoché unanime che la transizione ecologico/energetica debba passare attraverso l’energia solare che, in realtà, viene già sfruttata in diversi modi anche se così non appare esplicitamente. Il più antico è l’idroelettrico. Il sole fa evaporare l’acqua, porta il vapore in alto, la bassa temperatura dell’alta atmosfera  condensa il vapore in pioggia, vengono riempiti degli invasi in quota e l’acqua, per caduta, trasforma l’energia potenziale in energia cinetica con cui si fanno funzionare turbine e generatori. Si tratta di acqua, ma il motore di tutto è il sole.

Può sembrare strano, ma anche l’energia eolica è determinata dal sole. In differenti zone della terra le masse d’aria si scaldano in modo differente: una massa d’aria si scalda e si dilata; un’altra si raffredda e si contrae. Il vento non è altro che un riequilibrio atmosferico tra queste zone.

I sistemi più conosciuti per sfruttare l’energia solare sono, però, due: il solare termico composto da pannelli in cui scorre un fluido che si riscalda con il sole e trasferisce il calore all’utilizzatore;  il solare fotovoltaico, dove i fotoni trasferiscono la loro energia a particolari sostanze che sono poi in grado di trasformarla in elettricità.

Ci sono anche altre tecnologie che utilizzano il sole, ma sono ancora in embrione. Per esempio le torri solari (https://www.enviromission.com.au/site/content/).

Il sistema più efficace sembrerebbe quello fotovoltaico che trasforma l’energia solare direttamente in corrente elettrica. È un sistema che, però, trasforma solo una parte dell’energia dei fotoni in energia elettrica. I limiti sono sia fisici (molti  fotoni non hanno abbastanza energia) che tecnologici (ogni materiale trasforma solo una parte dei fotoni che riceve in energia elettrica). Infatti, la maggior parte dell’energia che una cella fotovoltaica riceve dal sole si disperde in calore.

A questo punto appare ovvio che per poter utilizzare dei pannelli fotovoltaici per produrre energia elettrica bisogna ottimizzarne al meglio l’utilizzo, ovvero dovranno essere installati ovunque ci sia una superficie disponibile e in modo tale da massimizzarne le prestazioni. Norme recenti hanno posto un freno all’installazione di pannelli solari su terreni coltivabili per evitare che venissero eliminate delle colture a favore della raccolta energetica, quindi è inevitabile che i pannelli debbano essere installati sugli edifici.

C’è però un problema di orientazione. Le case, i palazzi e le fabbriche italiane non sono mai stati costruiti utilizzando una orientazione particolare, sono orientati con i confini delle proprietà, con le strade, con le altre case preesistenti, ovviamente, non certo con il percorso del sole per sfruttarne l’energia. Inoltre i tetti delle case italiani sono a due falde se non a 4 falde, queste caratteristiche fanno sì che solo un 25% dei tetti abbiano un orientamento che segue più o meno il movimento del sole e di questi solo il 50% sono orientati a sud mentre l’altra metà del tetto è orientato a nord. In pratica solo il 12-15% delle superfici hanno un orientamento ottimale. Se si volesse puntare sull’installazione dei pannelli solari sui tetti, la prima cosa da fare dovrebbe essere il cambio dell’orientazione e della forma del tetto. Non proprio una cosa facile da realizzare, ma se si punta al 100% di energia elettrica da rinnovabili eliminando per sempre gas e petrolio e, contemporaneamente, preservando il paesaggio dall’invasione dei pannelli solari il problema bisogna porselo. Altrimenti si declamano obiettivi ambiziosi, ma irrealizzabili.

Altro punto: la conversione ecologica prevede l’abbattimento quasi completo della produzione di CO2.

Visto che stiamo parlando di case, parliamo di riscaldamento degli edifici. In Italia viene realizzato quasi ovunque attraverso la combustione di metano e, in misura molto minore, di legno. In entrambi i casi si produce CO2 (nel caso del legno anche tante polveri sottili, molte più di qualunque motore diesel). Bisognerà, quindi, trasformare tutti gli impianti di riscaldamento degli edifici convertendoli all’elettrico. Un buon modo per farlo è la pompa di calore che funziona come un frigorifero al contrario, cioè sposta calore da un punto  freddo a uno caldo e, quindi, prende calore da un ambiente più freddo (l’ambiente esterno) e lo trasferisce all’interno. Lo fa grazie a un compressore alimentato ad energia elettrica. Se sul tetto sono installati dei pannelli fotovoltaici ecco che il cerchio si chiude senza produzione di CO2.

Ovviamente la resa sarebbe ancora maggiore se invece di prendere il calore dall’ambiente esterno freddo, lo si prendesse da qualcosa di già caldo. Qualcuno ci ha pensato e così i pannelli fotovoltaici che disperdono buona parte dell’energia in calore, sono oggi disponibili con una doppia funzione: sulla parte superiore ci sono celle fotovoltaiche e su quella inferiore scorre acqua all’interno di tubi, in modo da recuperare ulteriore energia sotto forma di calore. I vantaggi sono evidenti perché si abbassa la temperatura delle celle (rendono di più quando sono fredde) e si trasferisce il calore direttamente all’interno degli edifici.

Ma quando il sole non c’è? La corrente elettrica verrebbe presa dalla rete (prodotta come?) o da una batteria ad accumulatori (una per ogni impianto fotovoltaico), ma sarebbe anche possibile utilizzare l’energia solare con la pompa di calore, se ci fossero dei serbatoi di acqua coibentati abbastanza capienti in grado di conservare per giorni l’acqua riscaldata dal sole nei giorni precedenti e magari anche in estate.

Da questi brevi appunti si capisce che la conversione energetica, per essere reale, non dovrà solo risolversi  nell’installazione di un po’ di pannelli solari sulle case o sul terreno, ma dovrà rivoluzionare completamente il sistema di produzione dell’energia elettrica coinvolgendo tutti gli edifici esistenti con enormi spese di ristrutturazione di questi e degli impianti di riscaldamento. Una rivoluzione che richiederà molto tempo

Pietro Zonca

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  1. […] Transizione energetica ed energia solare3 Dicembre 2021 – 20:16 […]

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