L'importanza della risorsa solare e fotovoltaica

L’uso sempre più smodato di gas, petrolio e carbone per la produzione di energia sta causando da un lato scarsità sempre più crescente di queste materie prime, dall’altro un aumento sempre più sbalorditivo dei costi di impianti di energia elettrica e similari.

Inoltre, se da un lato queste materie prime non sono considerabili come fonti di energia rinnovabile, dall’altro lato l’impatto che esse hanno sull’ambiente è, alla lunga, a dir poco disastroso.

L’invenzione degli impianti fotovoltaici ha rappresentato un importante passo in avanti per la scienza, allo scopo di sfruttare le risorse naturalmente presenti sulla terra per produrre energia elettrica: gli impianti fotovoltaici producono infatti energia per mezzo dell’energia solare, trasformando l’energia e la luce del sole in energia elettrica, a prezzi decisamene più contenuti.

L’importanza degli impianti fotovoltaici non sta però solo nella convenienza, anche dovuta agli incentivi statali, ma anche nel fattore ambientale: utilizzare impianti fotovoltaici significa infatti non inquinare e rispettare le risorse della nostra terra, specialmente quelle non eterne.

Sono sempre di più le persone che, spinte da esigenze di spese ridotte e da motivi di rispetto dell’ambiente ed ecosostenibilità, scelgono di usufruire degli incentivi statali per installare degli impianti fotovoltaici: in questo modo si produce energia elettrica ed acqua calda nel rispetto totale dell’ambiente.

Gli impianti energetici alimentati dalla fonte solare presentano l'indiscutibile pregio di fornire un servizio "pulito". Nessuna emissione inquinante è infatti generata durante il funzionamento di un sistema solare termico.

Quando un tale sistema viene confrontato con un impianto che fornisca un analogo servizio, ma che utilizzi una fonte di energia tradizionale, risultano evidenti i benefici che gli impianti solari fotovoltaici apportano in termini di risparmio di risorse e di emissioni inquinanti. Vista la crescente attenzione, a livello politico nazionale ed internazionale, posta alla crescita di concentrazione in atmosfera di anidride carbonica, è importante focalizzare l’attenzione proprio sulla CO2.
È però opportuno precisare che le sostanze inquinanti che producono danni all'ambiente sono numerose ed un'analisi più approfondita è necessaria per delineare correttamente il profilo ambientale di un qualsiasi prodotto.

Le emissioni evitate

I benefici ambientali di un sistema fotovoltaico solare termico si possono quantificare valutando l'entità delle emissioni che un impianto tradizionale avrebbe prodotto per fornire la stessa quantità di calore all'utenza, vale a dire lo stesso servizio.

Poiché questa quantità di calore viene invece prodotta da una fonte "pulita", l'utilizzo del sistema solare "evita" le emissioni corrispondenti. All'esercizio di un impianto solare, è quindi associata una quota di emissioni evitate. Più alta è l'entità di tali emissioni, maggiore è il beneficio ambientale che ne consegue. Come si può arrivare ad una stima della quantità di emissioni evitate in un dato periodo, ad esempio un anno? Le variabili che influenzano tale valore sono:

- l'estensione del sistema solare in termini di superficie;

- l'efficienza dell'impianto (quella dei collettori e quella di

distribuzione);

- la fonte tradizionale parzialmente sostituita dall'impianto

solare.

Un esempio sarà utile per meglio comprendere i concetti ora introdotti. Supponiamo di avere un impianto solare con le seguenti caratteristiche:

- sito di installazione: Roma

- superficie attiva: 4 m2

- inclinazione dei collettori: 30°

- orientamento dei collettori: sud

- efficienza media annua dei collettori: 55

- efficienza media annua del sistema di distribuzione: 90

Con queste ipotesi, la radiazione solare sul piano dei collettori vale circa 6.100 Ml/(m2 anno, Su tutta la superficie dell'impianto, si ha 6.100 * 4 = 24.400 Ml/anno). L'energia termica all'utente è allora 24.400 * 0,55 * 0,9 = 12.100 Ml/anno.

Per valutare il beneficio ambientale, è necessario sapere qual è l'impianto tradizionale affiancato a quello solare. In particolare, l'informazione che interessa, ai fini del calcolo, è il coefficiente di emissione, vale a dire la quantità di CO2 immessa in atmosfera per fornire un certo quantitativo di calore ad una utenza. Si può esprimere questo coefficiente in kg CO2/Ml. Per l'esempio qui riportato, si ipotizzano i seguenti valori:

- caldaia a gas: 0,07 kg CO2/Ml

- boiler elettrico: 0,2 kg CO2/Ml

A seconda della fonte che "collabora" con il sistema solare, si ottengono allora due valori per i benefici ambientali, misurati in termini di emissioni evitate:

- sistema solare + caldaia a gas: 850 kg CO2 evitati

- sistema solare + boiler elettrico: 2.400 kg CO2 evitati

Come si vede dall'esame dei valori calcolati, il maggiore beneficio ambientale si ha quando l'energia da fonte solare sostituisce quella prodotta mediante un boiler elettrico. Ciò è dovuto al fatto che, in Italia, l'energia elettrica è generata in gran parte da combustibili fossili e quindi porta con sé un notevole carico inquinante.