Energia Solare: Cos’è, Come Funziona e i Vantaggi

L’energia solare è la più potente e pulita forma di energia esistente. Ne possiamo disporre tutti e i suoi benefici sono molteplici. Non a caso, è la forma di energia considerata più importante – attraverso la realizzazione di impianti fotovoltaici – per portare avanti il processo di transizione energetica e lotta al cambiamento climatico nel nostro Paese.

Ma vediamo in sintesi che cos’è, come funziona e qual è la situazione attuale in Italia.

Cos’è l’energia solare

Il sole è la fonte di energia rinnovabile più conosciuta e più evidente. L’energia solare è infatti la fonte primaria di energia per la Terra ed è un tipo di energia inesauribile e pulita.
L’energia solare viene raccolta e utilizzata per produrre elettricità e calore.

Come funziona

Come si utilizza l’energia solare? Prima di tutto bisogna introdurre il concetto di irraggiamento ovvero della quantità di energia solare incidente su una superficie in un certo intervallo di tempo, tipicamente un giorno (kWh/m2/giorno).

L’energia radiante che raggiunge la Terra dal Sole è pari a 1,4 kW/m².

Le tipologie

I modi in cui l’energia solare viene raccolta e poi convertita può essere di tre tipologie in base alla tipologia di tecnologia utilizzata: solare fotovoltaico, solare termico e solare termodinamico.

Solare fotovoltaico

L’impianto solare fotovoltaico permette di trasformare l’energia solare in energia elettrica in modo diretto attraverso l’utilizzo di pannelli fotovoltaici. La conversione della radiazione solare in corrente elettrica avviene nella cella fotovoltaica, che è costituita da una sottile fetta di materiale semiconduttore, tipicamente il silicio.

L’impianto sfrutta infatti il cosiddetto “effetto fotoelettrico”, cioè la capacità che hanno alcuni materiali semiconduttori, come il silicio appunto, di generare elettricità nel momento in cui sono esposti alle radiazioni del sole.

I moduli fotovoltaici che troviamo in commercio non sono altro che un insieme di celle, mentre più moduli collegati in serie costituiscono un pannello solare o pannello fotovoltaico, una struttura unica che può essere collocata al suolo oppure integrata all’esterno di un edificio (tipicamente sul tetto).

Un altro elemento importante di un impianto fotovoltaico è l’inverter, che ha il compito di trasformare la corrente continua prodotta dalle celle in corrente alternata, pronta per essere impiegata dagli utenti finali sotto forma di elettricità.

Un componente opzionale, oggi sempre più diffuso, è il sistema di accumulo che serve a immagazzinare l’energia in eccesso prodotta dall’impianto perché possa essere utilizzata nelle ore notturne o, comunque, quando necessario. Sempre di più, inoltre, le performance degli impianti fotovoltaici sono monitorate da strumenti di monitoraggio.

L’impianto fotovoltaico è alla base dei meccanismi di incentivazione come lo scambio sul posto e di nuove configurazioni di autoconsumo.

Solare termico

Nell’impianto solare termico l’elemento chiave è il collettore solare, in grado di intercettare i raggi solari e produrre calore. A differenza del pannello solare, il collettore riscalda un fluido che scorre all’interno dei suoi tubi trasportando il calore fino ai luoghi di utilizzo.

Oltre al collettore solare, l’impianto è costituito da un serbatoio di accumulo, un generatore di integrazione (come una pompa di calore o una caldaia a condensazione) e da una centralina di controllo.

Il riscaldamento dell’acqua sanitaria rappresenta l’uso più frequente di questa tipologia di impianto.

Solare termodinamico

L’impianto solare termodinamico o a concentrazione rappresenta una delle tecnologie più recenti per la raccolta e l’utilizzo dell’energia solare. La trasformazione dell’energia solare in energia elettrica è chiamato “conversione indiretta dell’energia solare”. L’elemento base dell’impianto è il pannello solare a concentrazione che serve essenzialmente per produrre acqua calda sanitaria negli edifici.

Ecco come funziona: il pannello raccoglie i raggi solari che vengono accumulati sotto forma di calore e poi convertiti attraverso una turbina in energia elettrica e termica.

Tra i tipi di impianto esistenti, quello solare a concentrazione può basarsi su un sistema a parabole lineari formato da tubi a parabola, oppure su un sistema a specchi parabolici, anche chiamato a concentrazione puntiforme, in cui vengono usati degli specchi a struttura lineare per convogliare i raggi solari.

Vantaggi e svantaggi dell’energia solare

Tra le fonti di energia rinnovabile, quella solare presenta moltissimi vantaggi. Oltre a essere inesauribile e pulita – in quanto non prevede alcuna emissione di CO2 o altre sostanze inquinanti – si autoproduce e può quindi essere raccolta e sfruttata in totale autonomia.

Inoltre, il risparmio economico sul fronte della bolletta dell’energia elettrica è notevole, nonostante l’iniziale investimento richiesto dall’installazione dell’impianto. Se si adotta un impianto fotovoltaico con accumulo, è possibile arrivare a un risparmio addirittura del 90%.

E soprattutto, grazie ai vari Conto Energia, sistemi di incentivazione a livello europeo per la produzione di elettricità da fonte solare attraverso impianti fotovoltaici connessi alla rete elettrica, gli investimenti per la realizzazione di nuovi impianti vengono finanziati.
L’incentivo previsto dal Conto Energia attraverso il Sistema dello Scambio sul Posto consiste in un contributo finanziario per kWh di energia prodotta in un certo periodo di tempo, variabile a seconda della dimensione dell’impianto, immessa in rete.

Inoltre, l’energia solare può garantire una certa indipendenza energetica ed è per questo che l’Italia, come l’Europa, stanno spingendo fortemente sulla realizzazione di nuovi impianti FV che permetterebbero di rendersi più autonomi rispetto all’acquisto di energia ed elettricità dall’estero.

Anche l’energia solare presenta qualche svantaggio. Intanto, dato che le radiazioni solari sono discontinue per via dell’alternarsi del giorno e della notte e di possibili situazioni metereologiche, la produzione non può essere garantita e varia a seconda della zona geografica e della latitudine.

Energia solare in Italia

L’Italia è un Paese fortunato. Grazie alla sua posizione nel cuore del Mediterraneo gode di un clima molto soleggiato e potrebbe sfruttare l’energia solare al massimo.

Potrebbe, perché in realtà non lo fa ancora a sufficienza.
Eppure, il nostro Paese, così come il resto d’Europa, è chiamato a rispondere a precisi obiettivi di decarbonizzazione e transizione energetica entro il 2030 e il fotovoltaico rappresenta un driver fondamentale di questo cambiamento.

Sintetizzando cosa dice il Pnrr in tema di rivoluzione verde, emerge chiara la volontà di incentivare la rinascita di un’industria nazionale per la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. E sul fotovoltaico, il target del Governo è di portare la produzione nazionale dagli attuali 200 MW/anno ad almeno 2 GW/anno nel 2025 e a 3 GW/anno negli anni successivi.

Le tecnologie ci sono e sono sempre più avanzate, tra inverter, moduli FV e sistemi di energy storage. Anche gli investimenti, rispetto a dieci anni fa, sono più contenuti e con livelli di ROI (ritorno sull’investimento) molto brevi.

Dove sta il problema, quindi? Il problema sta nell’iter autorizzativo e nelle procedure burocratiche che richiedono tempi molto lunghi per la realizzazione di nuovi impianti. Fortunatamente, anche questo sta cambiando e ci si avvia verso una nuova fase di spinta e ampliamento della Potenza installata.

Ma vediamo i numeri dell’energia solare e del fotovoltaico in Italia.
Il fotovoltaico rappresenta un quinto del totale dell’energia prodotta nel nostro Paese pari a una quota compresa tra il 7% e l’8% del fabbisogno energetico complessivo nazionale (dati riferiti al 2020).

Secondo l’ultimo Rapporto Statisticosul solarefotovoltaico del GSE, a fine 2021 sono stati installati in Italiaben 1.016.000 impianti fotovoltaici per una potenza totale di circa 22,6 GW e una produzione di circa 25 TWh. Mentre i sistemi di accumulo, sempre nel 2021, sono stati 77.000

A livello regionale, la Lombardia si conferma essere la Regione con il numero Maggiore di impianti, ben 160.757. A seguire, il Veneto, con 147.687 impianti. La Puglia è invece la regione con maggiore potenza installata, pari a 3 GW.

In generale, l’80% degli impianti interessa il settore domestico, mentre il 48% della potenza installata il settore industriale.