Fotovoltaico – Parte 1: il grande potere del Sole

Visto il tema di estrema attualità, vista la tematica che ben si sposa con gli approfondimenti scientifici che questo blog periodicamente propone, ho deciso di dedicare una serie di post (3 almeno) al Fotovoltaico.

Prima di partire in quarta a dibattere di incentivi, di energia, di ricavi, di tecnologia, ecco un piccolo quadro riguardante la radiazione solare. 

Il Sole ripreso dalla sonda SOHO.

 

LA POTENZA DEL SOLE

 La potenza emessa dal sole è di circa 3,8 · 1026 W (ossia 380.000.000.000.000.000.000.000.000 Watt, ossia 380 milioni di miliardi di miliardi di Watt!!!).

RADAZIONE SOLARE SULLA TERRA

Di questa potenza, tuttavia, solo una ‘piccola’ frazione, pari a circa 1.7 · 1017 W (ossia 170 milioni di miliardi di Watt), viene intercettata dalla Terra.
Questa energia si propaga sotto forma di radiazione (onde elettromagnetiche) ed entrando nell’atmosfera terrestre subisce varie sorti: in parte viene riflessa (ossia, se ne torna indietro, effetto specchio), in parte viene assorbita e diffusa (in particolare le componenti rossa e blu, quelle che danno luogo alla colorazione del cielo!) e solo in piccola parte – un terzo circa della radiazione incidente nell’alta atmosfera) raggiunge la superficie della Terra. Di quest’ultima radiazione (detta radiazione diretta) il 70% cade sugli oceani. Nonostante queste immense perdite, l’energia solare annua incidente al suolo risulta (in media) di circa 1.5 · 1017 kW · h (ossia 150 milioni di miliardi di ChiloWatt orari).

Ora, quanto sono i consumi da parte dell’uomo? E quanto è il fabbisogno energetico mondiale?

 

FABBISOGNO ENERGETICO MONDIALE E ITALIANO (al 2010)

Inutile dire che negli ultimi anni c’è stato un grosso aumento: da un fabbisogno di circa 9.55 · 1013 kW · h nel 1990 ( 95.500 miliardi di Kwh annui) agli attuali 10.7 1013 kW · h (107.000.miliardi di kWh annui). La stima dell’ONU è che si arriverà entro il 2060 (tra 50 anni, dunque solo tra una mezza generazione) a 321.000 miliardi kWh/anno. Solo per l’Italia il fabbisogno è di circa 400 miliardi di kWh (60% di incremento rispetto al 1994).

CONSUNTIVO

In mezzo a questa marea di numeri che possono dare i capogiri per i troppi zeri e i troppi “miliardi”, emerge questo dato significativo: la potenza del sole è circa 1000 volte maggiore del fabbisogno mondiale attuale.

Ma siamo in grado di sfruttare tutta questa energia? O lo sappiamo fare solo in (minima) parte?

A voi considerazioni in merito; un post di risposta con alcuni dati sul fotovoltaico sarà pubblicato la prossima settimana. Parleremo anche di come si misura la radiazione solare al suolo di cui ho parlato in precedenza, di piranometri e di solarimetri digitali.

 

Andrea Macco

 

Nota in Calce:  i dati riportati in questo post sono tratti da manuali di Fisica e Ingegneria Solare, dal sito delle Università di  Pisa e Firenze, e da fonti verificabili come il Sito del’ONU e di WordEnergy 2010. Tuttavia se qualcuno riscontrasse delle inesattezze è pregato di comunicarmelo (anche perché non tutte le fonti sono sempre in accordo tra di loro; a volte capita che i numeri siano differenti perché tengono / non tengono in considerazione un certo contributo).

8 commenti su “Fotovoltaico – Parte 1: il grande potere del Sole

  1. Ottimo articolo. Sono sicuro che nei prossimi articoli scopriremo che il rendimento di una centrale solare (sia fotovoltaica che termodinamica) non è molto elevato e che la radiazione ricevuta viene solo in piccola parte convertita in energia utilizzabile.
    Un esempio per tutte, la centrale solare “La florida” che produce 50MW ha bisogno di coprire un’area di 552750 metri quadri. Il rendimento di questa centrale è basso. Considerando infatti che il sole deposita al suolo circa 1000W/m², la centrale solare “La florida” rende 50•10^6 / 552750=90W/m² che è meno del 10% dell’energia che riceve dal sole.

    L’unica segnalazione che faccio, per così dire, è di tipo estetico. Dove riporti le potenze puoi usare il tag <sup> e </sup> per scrivere le potenze del 10 ma bisogna editare in formato html e non visuale.

  2. Il vero problema,penso irrisolvibile,è l’estensione delle aree sulle quali si distribuisce naturalmente l’energia solare, della quale occorrerebbe idealmente poterne imbrigliare una parte, condensarla e conservarla in una gestibile piccola superficie. Credo che l’unica possibilità futura,risolutiva sia quella di riuscire a sfruttare l’energia derivante dalla fusione nucleare. Per ora, dobbiamo “accontentarci” (senza rinunciare alla ricerca) del rischio,da ridurre statisticamente al minimo, incluso il problema delle scorie, delle attuali centrali nucleari, coadiuvate dalle altre tecnologie integrative, come il fotovoltaico, l’eolico, secondariamente il geotermico e le maree, sopportandone, entro ragionevoli limiti,le brutture d’impatto estetico e, cosa che si sta già facendo in questi ultimi anni, nel cercare di sfruttarne al massimo le energie con la limitazione delle loro dispersioni, mediante criteri di isolamento efficaci. Concludendo,a mio modesto parere, il futuro sta nel “nucleare pulito” e non in altro, con un occhio orientato anche all’idrogeno da sfruttare come combustibile per l’autotrazione.E’ evidente che le ricerche scientifiche e tecnologiche, prima o poi, danno sempre risultati sorprendenti: perciò…investiamoci senza riserve.

  3. Se non deriva da un errore giornalistico,sui giornali si legge che la Germania è orientata,entro il 2050 (io non ci sarò più da un pezzo), ad ottenere l’energia necessaria al proprio fabbisogno dalle risorse biologicamente compatibili per l’80% e per il restante 20% dalla tecnologia nucleare (c’entra forse la recente sciagura nucleare giapponese?), ritenendo ciò possibile impiegando le tecnologie già oggi disponibili. Pertanto, nei qui precedenti commenti,incluso il mio,forse occorrerebbe essere un po’ più fiduciosi verso queste risorse “minori” alle quali vanno aggiunte,per maggior completezza, le tradizionali centrali idroelettriche e le “biomasse”. In ogni caso, il 2050 è ancora lontano…staremo a vedere o,meglio,starete a vedere.

  4. Date così in là mi spaventano sempre. Sono indice di una grande incertezza, di uno scenario ancora non ben delineato. Hanno il profumo di una promessa che vuole rassicurare, ma una promessa fatta di pochi dati certi se non quelli che vengono tacitamente nascosti: che le scorte di petrolio e di altri combustibili fossili non sono eterne.

    Circa cinquant’anni fa si pensava che oggi l’uomo avrebbe già colonizzato la luna e lo spazio interstellare, tale visione è stata ben lontana dal realizzarsi anche solo in parte. Vent’anni fa c’era chi sosteneva che oggi avremmo avuto le prime centrali a fusione fredda, invece abbiamo solo dei prototipi che restano più degli esperimenti di laboratorio di Fisica che una reale applicazione energetica (ad oggi).

    In ogni caso auguri all’uomo e alla sua intelligenza che lo ha sempre portato a scoprire nuove cose: sono certo che così sarà anche per l’energia nei prossimi anni. Ma attenzione a non dire “gatto” finché uno non l’ha nel sacco…

  5. Carissimo Andrea,oltre ad augurare a te ed a tutti,la buona Pasqua,devo far mio,come mi è capitato altre volte, il “gatto nel sacco” citato nel tuo commento qui sopra. Giuro che mi è successo questo fatto o misfatto: verso gli otto-dieci anni di età, un amico di mio padre lo invitò a spedire me a casa sua, perchè aveva un “regalino” da farmi. Andai vispo, contento e curioso dall’amico che, con sorriso soddisfatto, mi diede un sacco con qualcosa dentro che si muoveva: tardai poco a capire che lì dentro c’era un gatto, un gattino a giudicare dal miagolio. Non aprii subito il sacco, per rischio di fuga,ringraziai l’amico, promettendogli di salutare mio padre come lui mi aveva raccomandato e,ancor più vispo e contento, presi veloce la strada di casa mia, non vedendo l’ora di arrivarci, stando però attento a non “massacrare” il gattino durante il percorso. Arrivato a casa mia, vi entrai e mi infilai nello studio di mio padre, a destra dell’ingresso. Non vedevo l’ora di aprire il sacco per farne uscire il gattino…e così feci, con la faccia vicina all’apertura del sacco, per vedere meglio la sorpresa… ebbene la vidi eccome la sorpresa! Il gatto ormai inferocito, non era più un gatto nè,tanto meno, un gattino, in quel momento,ma una belva assatanata, e forse aveva ragione lui. Appena aprii il sacco, dicevo,l’animaletto mi si avvinchiò sul viso con le unghie affilate, sul naso con i denti ad artiglio e, eternamente,senza voler intendere di mollare la presa, ovvero la preda che ero io. Poi, sia il veterinario, venuto a controllare se l’animale fosse idrofobo, sia il medico che mi curò le ferite, si rallegrarono perchè l’animale non appariva idrofobo, ma anche perchè se “prima non vedevo l’ora”, poi”ci vedevo ancora”. Quindi,non date retta ad Andrea, non cercate mai il gatto nel sacco!!

    Un saluto.

  6. Ripensandoci,spero che il mio commento qui sopra non “rovini” questa pagina,piuttosto interessante,quindi,per quanto mi riguarda, il commento può essere cancellato.
    Rinnovo gli auguri di buona Pasqua a tutti.

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