Apporti solari

L’energia solare costituisce il 99% dell’energia presente sulla Terra. La maggior parte dell’energia emessa dal Sole raggiunge la superficie della Terra sotto forma di radiazione visibile (luce) ed infrarossa (IR). La quantità d’energia solare che raggiunge il limite esterno dell’atmosfera è dell’ordine di 178.000 milioni di milioni (1,78 x 1017) Watt all’anno, corrispondente alla produzione di 178 milioni di centrali elettriche con una potenza di 100 MW (megawatt). Il 30% dell’energia solare incidente viene riflesso dall’atmosfera nell’universo; il 47% riscalda l’atmosfera, gli oceani e la terra, il 23% mette in moto il ciclo delle acque. La fotosintesi delle piante consuma solo lo 0,02%. Alla fine del ciclo, l’energia solare viene restituita all’universo sotto forma di radiazione infrarossa (calore).

Un metro quadrato di superficie terrestre riceve circa 4 kWh al giorno, ossia 1460 kWh all’anno. La quantità maggiore la riceve una superficie orizzontale in estate, quando i giorni sono più lunghi e il sole più alto. Alle latitudini di circa 40°, ad esempio, una superficie orizzontale potrebbe ricevere 8 kWh/m2 in una giornata soleggiata di giugno, ma raramente ne riceverebbe più di 3 kWh/m2 in una giornata di sole in dicembre. La situazione è molto diversa per una superficie verticale esposta a Sud che riceve molte più radiazione in inverno che in estate. Il sole è una fonte energetica inesauribile, ma gli apporti variano dal giorno alla notte, da stagione a stagione, e secondo la nuvolosità. Quando il cielo è nuvoloso, la superficie terrestre riceve solo radiazione diffusa, che è molto inferiore rispetto a quella diretta.

L’energia solare è tecnicamente sfruttabile in due modi:

  1. direttamente come apporto termico che riscalda l’aria e la superficie terrestre
  2. per trasformazione artificiale della radiazione elettromagnetica in energia elettrica per effetto fotoelettrico (tecnologia fotovoltaica).

Lo sfruttamento dell’energia solare incontra un limite naturale che consiste nel fatto che essa non arriva costantemente e non in forma concentrata, perché il suo flusso non è costante nel tempo. Questi vincoli naturali non permettono generalmente uno sfruttamento per più di 2000 ore l’anno.
Energie derivate dall’energia solare
Dall’energia solare deriva la maggior parte dell’energia disponibile sulla Terra:

  1. tutta la materia organica che si è formata per fotosintesi, normalmente suddivisa in quella formatasi in periodi geologici (energia fossile) come il carbone fossile, il petrolio e il gas naturale, e quella che si forma continuamente (biomassa) come il legno e tutto il resto della materia vegetale;
  2. il movimento dell’acqua (energia idraulica)
  3. il vento (energia eolica)

Le risorse terrestri sono: l’energia proveniente dall’interno del pianeta (energia geotermica), l’energia gravitazionale (che fa scorrere l’acqua) e l’energia nucleare delle materie radioattive (uranio e i suoi isotopi).

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