FONTI PER LA PRODUZIONE DELL'ENERGIA ELETTRICA : IL SOLE

IL SOLE

Il Sole è un globo di materia gassosa composto da Idrogeno (71%) ed Elio (27%) allo stato di plasma, con tracce di elementi pesanti.
Ha un diametro di 1,4*106 km, è distante dalla Terra 149,6 milioni di km, ha una temperatura superficiale di circa 6000°K e compie il moto di rotazione intorno ad un asse di 83° in 25 giorni all'equatore e 34 ai poli.

Composizione atmosfera:

 

- fotosfera, massa opaca da cui vengono irradiati tutta la luce ed il calore solare;

- cromosfera, strato di gas tenue e trasparente che si estende per circa 10000 km al di sopra della fotosfera;

- corona, strato di gas a temperatura elevata che si estende fino a parecchi diametri solari.

Struttura interna
All'interno del Sole si è individuato un nucleo centrale, con un raggio di circa 160.000 km, in cui la temperatura raggiunge i 15.000.000°K e la densità è 150 volte quella dell'acqua: in queste condizioni, le collisioni tra i nuclei degli atomi di Idrogeno innescano violente reazioni di fusione nucleare, grazie alle quali quattro nuclei di Idrogeno si combinano per formare un nucleo di Elio, mentre viene liberata energia sotto forma di raggi gamma.
Entro una zona che ha spessore di circa 500.000 km, l'energia prodotta all'interno del Sole si trasmette verso l'esterno per irraggiamento. Nei pressi della Fotosfera si trova una zona convettiva, che occupa circa l'ultimo terzo del raggio solare, dove l'energia si trasmette per mezzo di moti turbolenti del gas.
La superficie della Fotosfera appare costellata di aree scure (macchie solari) nelle quali si distingue una zona centrale (ombra) circondata da una regione di bordo leggermente più luminosa (penombra). Vicino alle macchie, la radiazione cromosferica è più uniforme (zone attive), mentre le aree circostanti hanno un'emissione cromosferica meno intensa (plages = spiagge).
Le regioni attive sono i luoghi nei quali avvengono le protuberanze solari, esplosioni causate da aumenti molto rapidi dell'energia immagazzinata nel campo magnetico. Tra i fenomeni che accompagnano le protuberanze vi sono aggiustamenti del campo magnetico, intense emissioni di raggi X e onde radio, ed emissioni di particelle molto energetiche che a volte raggiungono la terra, disturbando le comunicazioni radio e provocando le aurore polari.

ENERGIA RADIANTE
La luce che ci giunge dal Sole e dalle stelle più lontane è solo una parte della radiazione che questi corpi emettono: l'insieme di tutte le radiazioni è lo spettro elettromagnetico, e comprende:
- le onde radio
- le micro onde
- i raggi infrarossi
- lo spettro visibile (rosso, arancio, giallo, verde, blu, indaco, violetto)
- i raggi ultravioletti
- i raggi X
- i raggi gamma
La loro energia dipende dalla lunghezza d'onda: E=h/l, dove h è la costante di Plank, pari a 6,63*10-34 J*s; quindi, maggiore è la lunghezza d'onda, minore è l'energia posseduta dalla radiazione.
La radiazione elettromagnetica, a dire il vero, possiede una duplice natura: si comporta sia come un'onda (si riflette, rifrange, si diffonde e presenta il fenomeno dell'interferenza), sia come una particella (si propaga nel vuoto ed è responsabile dell'effetto fotoelettrico).
Le particelle elementari che costituiscono la luce sono dette fotoni, e risultano prive di massa.

Vantaggi:
- si può sfruttare in modo illimitato;
- non produce inquinamento;
- è una risorsa sicura e gratuita;
- è disponibile ovunque. Limiti:
- irregolarità delle radiazioni solari;
- necessita di notevoli estensioni di superficie captante.

SFRUTTAMENTO
L'energia derivante dall'irraggiamento del sole al suolo costituisce un serbatoio immenso di energia pulita, rinnovabile e a costo zero come materia prima, ma non tutta la superficie terrestre risulta omogeneamente irraggiata, per cui questa fonte può essere sfruttata solo entro una fascia ristretta, corrispondente alle regioni comprese tra i 45° di latitudine nord e sud.
La disomogeneità dipende dalla nuvolosità (le nuvole assorbono una grande quantità di radiazioni), dall'incidenza dei raggi solari (maggiore è l'inclinazione dei raggi solari, minore è l'energia che giunge al suolo), dalla massa atmosferica che sovrasta la superficie terrestre.
Il problema principale incontrato nel suo sfruttamento è dovuto alla sua diluizione, per cui sono necessari spazi relativamente grandi allo scopo di raccogliere questa energia, ed eventualmente concentrarla. Un altro inconveniente è dato dall'irregolarità dell'irraggiamento dovuto all'alternarsi del dì e della notte e dall'alternarsi delle stagioni (quest'ultimo aspetto diviene rilevante nelle zone temperate).

IMPIANTI

Centrali elettriche che si alimentano grazie alla CONVERSIONE FOTOVOLTAICA dell'energia solare sono già in funzione in diverse parti del mondo, ma la quantità di energia che esse erogano continua a rappresentare una quota irrisoria, rispetto alla produzione mondiale complessiva di energia elettrica.
Il più grande impianto in esercizio è situato in California, presso Los Angeles, che, con i suoi 118 pannelli di grandi dimensioni, può generare fino a 10mila kW di elettricità. In Europa, la maggior centrale Fotovoltaica sorge ai piedi del Gargano in Puglia, su un area di 4000 mq.
Gli inconvenienti derivanti dalla nuvolosità, dalla densità dell'atmosfera e dall'incidenza dei raggi solari hanno indotto i tecnici della NASA, l'ente spaziale americano, a progettare per il futuro il modo di captare l'energia solare nello spazio, sopra l'atmosfera, mediante la collocazione in orbita di un satellite geostazionario, capace di catturare l'energia della radiazione solare tramite pannelli fotovoltaici.
Il calore del sole può essere sfruttato per produrre acqua ad alta temperatura e quindi vapore come nelle centrali termiche.
Nelle CENTRALI SOLARI a torre e campo specchi le radiazioni solari vengono riflesse da un certo numero di grandi specchi, parabolici, fissi, o talvolta mobili, denominati eliostati, che seguono automaticamente il percorso del sole in modo tale da concentrare le radiazioni riflesse su una caldaia posta alla sommità di una torre; nella caldaia per effetto del calore solare si genera vapore che viene inviato in una turbina per produrre energia elettrica.