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Il XXI secolo sarà ricordato per l'utilizzo di energie rinnovabili, specialmente quella solare. Dopo la crisi petrolifera degli anni '70 si è andata affermando la necessità di trovare alternative.
Di energia fotovoltaica se ne parlò, per la prima volta, nel 1839, quando Edmond Becquerel riuscì a produrre corrente elettrica irraggiando una soluzione elettrolitica contenente due elettrodi di materiali diversi.
Da questo primo esperimento, vennero poi i tentativi e le ricerche di Adams, Day, Fritts, che scoprirono le proprietà fotovoltaiche.
L'effetto fotoelettrico viene studiato anche da Einstein (tanto che riceverà il Nobel nel 1921).
Contemporaneamente Czochralski sviluppa un metodo per la produzione di cristalli in silicio con elevata purezza; da questa tecnica si produrranno successivamente le celle fotovoltaiche: compaiono quelle in silicio nel 1954 per opera di Chapin, Fuller e Pearson.
Si avvicina il momento in cui ci si dovrà confrontare con la necessità di trovare nuovi sistemi per fare energia.
La crisi del petrolio, esaurimento della materia prima, Paesi che non sono in grado di produrre autonomamente, come l'Italia, per questi motivi si sente parlare di energie alternative, fonti rinnovabili.
Cosa si intende con questo termine?
Sono fonti di energia diverse che potrebbero completare e in futuro sostituire le sorgenti attuali, cioè i carburanti fossili come petrolio e carbone, visto che la loro presenza è limitata e sono molto inquinanti.
Nota: l'energia nucleare non può essere annoverata tra le fonti di energia alternativa perché la presenza di uranio non è infinita e per i costi per poter stoccare le scorie (che non possono essere smaltite altrimenti); ancora più importante, il potenziale pericolo per effetti cancerogeni e mutageni.
ESEMPI DI FONTI ALTERNATIVE
- Energia eolica: l'utilizzo del vento come sorgente energetica, uno dei massimi esempi di energia pulita e rinnovabile, senza alcun intervento umano nella formazione del vento; purtroppo, la presenza dei "mulini" di 30 metri ubicati sui pendii che causano molta rumorosità scontentano le persone che vivono nelle vicinanze.
- Energia idrica: anche l'energia cinetica, cioè del movimento, dell'acqua viene sfruttata per originare energia.
Ne esistono di due tipi: centrali ad acqua fluente (che sfrutta le acque dei fiumi, convogliate in particolari turbine) e centrali ad acqua cascante, che sfrutta l'energia di enormi masse d'acqua poste ad altezza superiore (e vengono creati bacini e dighe)
è una fonte di energia rinnovabile ma ha un impatto ambientale intenso: la presenza di dighe e bacini contrasta col paesaggio circostante e causa un cambiamento nel microclima locale alterando l'umidità e influendo sulla fauna e flora locale. Inoltre, anche lo smaltimento dei solidi sul fondo dell'invaso è un problema, perché vanno rimossi e smaltiti altrove.
Un altro esempio, meno diffuso, è l'energia idrica nelle centrali maremotrici: utilizzando il movimento di mari e oceani causato dall'alternanza delle maree si convoglia il liquido in appositi bacini durante l'alta marea e rilasciata durante la bassa.
- Energia Geotermica: per la produzione di energia viene utilizzato il calore naturale dei vapori contenuti nel sottosuolo. I principali svantaggi sono: la manutenzione dovuta all'erosione da parte dei fluidi del sottosuolo, la scarsa reperibilità e solo in certi siti.
- Energia Solare: le centrali solari termiche utilizzano come principio di base quello delle centrali termiche classiche; la centrale è formata da una superficie nella quale sono posti degli specchi che concentrano i raggi solari in un unico punto centrale (fuoco) dove è presente la caldaia, che si scalda fino a raggiungere una temperatura elevata per completare il ciclo del vapore fino alla turbina.
Nuove frontiere:
Celle a combustibile: dalla combinazione in celle di idrogeno e di ossigeno, si dà origine a corrente elettrica, calore e vapore acqueo.
Centrale solare orbitale: dovrebbero ottenere energia attraverso pannelli fotovoltaici montati su satelliti in orbita permanente e l'energia trasmessa dovrebbe essere trasmessa tramite microonde, ricevute da una schiera di antenne, convertite in corrente elettrica. Una seconda alternativa prevede la trasmissione alla Terra dell'energia tramite dei laser.
Fusione fredda: teoria non ancora consolidata, si tratta di un processo di fusione atomica di idrogeno, deuterio (forma speciale di idrogeno) e metalli (palladio, titanio, nichelio) che avvenendo a temperatura ambiente, non origina scorie da smaltire ma ad energia sotto forma di calore.
Il principale svantaggio degli impianti fotovoltaici è legato alla bassa efficienza dei pannelli, causato dalla tecnologia ancora non matura, e anche il costo elevato dei pannelli.
LE TIPOLOGIE DI INTEGRAZIONE
Il fotovoltaico può essere integrato o sovrapposto al rivestimento del tetto di un edificio: per struttura fotovoltaico sopratetto si intende proprio questo.
Le coperture possono essere inclinate, piane, a risega, curve.
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