Risparmio energia solare – Diemme infissi (Lucca)

Risparmio energia solare lucca

Un interessante articolo di Enea spiega quanta energia solare arriva sulla Terra ! Leggi con molta attenzione, all’interno troverai molti spunti per poter aumentare il risparmio energetico.

Serramenti Enea: quanta energia solare arriva sulla Terra?

I pianeti del sistema solare, e quindi anche la Terra, possono intercettare solo una frazione dell’energia irradiata dal Sole nello spazio, in proporzione all’angolo solido sotto cui ciascuno di essi è visto dal Sole; tale angolo dipende dalle dimensioni del pianeta e dalla sua distanza dal Sole.

Nel caso della Terra  la ‘sezione’ utile ai fini dell’intercettazione della radiazione solare corrisponde approssimativamente a un cerchio di raggio medio pari a 6367 km.

Questo cerchio, considerata la distanza media della Terra dal Sole, se fosse disposto perpendicolarmente alla direzione di provenienza dai raggi solari e in assenza di atmosfera, riceverebbe una potenza radiante pari a 174 milioni di gigawatt (il gigawatt, simbolo GW, corrisponde a un miliardo di watt o, che è lo stesso, a un milione di kilowatt, simbolo kW; i contatori usuali delle nostre case erogano potenza fino a 3 kW). Per avere una idea dell’ordine di grandezza si pensi che in Italia l’intera potenza elettrica installata ammontava nel 2011 a “solo” 110 GW circa. Se ora dividiamo questa potenza per l’area del cerchio terrestre “esposto” al Sole, abbiamo una potenza radiante (W) per unità di area (m2), detta costante solare, pari a:

1366,9 sono pertanto i watt solari che raggiungono un pannello di superficie pari a un metro quadro, purché disposto nelle stesse condizioni di prima (ossia perpendicolarmente ai raggi e senza il filtro dell’atmosfera).

 

Tecnicamente, la grandezza corrispondente alla potenza radiante per unità di area è chiamata irradianza; nell’ambito della fisica sanitaria, con riferimento alla densità di corrente termica trasmessa per irraggiamento, è usato anche il nome di fluenza energetica.

 

I valori di radianza solare effettivamente riscontrabili sul suolo terrestre sono condizionati però dai seguenti fattori:

– la distanza della Terra dal Sole, che varia nel corso dell’anno: il nostro pianeta raggiunge il punto più vicino al Sole in gennaio (perielio) e quello più lontano a luglio (afelio). Per tener conto di ciò nel calcolo dell’irradianza, occorre apportare alla costante solare una correzione la cui entità cambia anch’essa a seconda del periodo dell’anno. Si tratta in ogni caso di pochi percento: +3,5% a gennaio, quando si ha l’irradianza massima = 1414,7 W/m2, e -3,3% a luglio (irradianza minima = 1321,8 W/m2);

 

– la presenza dell’atmosfera che circonda il pianeta: i vari strati dell’atmosfera terrestre costituiscono un filtro che attenua la luce solare. Il valore dell’irradianza sulla superficie del nostro pianeta scende a circa 1000 ÷ 1050 W/m², raggiunto in condizioni di tempo sereno nelle zone in cui il Sole è allo zenit (ovvero i suoi raggi sono perpendicolari alla superficie);

 

– l’influenza delle nubi: questo è l’elemento meno quantificabile perché il fenomeno nuvoloso è irregolare nel tempo e molto variabile in intensità. Quando si manifestano condizioni d’intensa copertura nuvolosa, i raggi diretti del Sole sono completamente schermati dalle nubi e il contributo alla misura dell’irradianza al suolo proviene esclusivamente dalla radiazione “diffusa”. Come risultato, l’irradianza stessa scende fino a valori dell’ordine di 50 ÷ 100 W/m² e anche meno;

 

– la forma sferoidale della Terra. Sin qui, per calcolare l’irradianza, ci si è idealmente riferiti a una superficie disposta perpendicolarmente alla direzione d’arrivo dei raggi solari; con riferimento alla superficie terrestre – per definizione orizzontale – questa condizione si raggiunge nel momento in cui il Sole si dispone esattamente a perpendicolo nel cielo (ossia nella posizione dello zenit).

Quando invece il Sole non è allo zenit, sebbene la potenza trasportata dai raggi sia la stessa, l’irradianza che incide sulla superficie si attenua in misura tanto più pronunciata quanto più la direzione d’arrivo dei raggi si discosta dalla verticale.

Orbene, a causa della rotazione terrestre, durante il giorno il Sole cambia continuamente la propria posizione nella volta celeste e, ovviamente, nelle ore notturne scompare del tutto; inoltre, la forma approssimativamente sferica del nostro pianeta fa sì che lo stesso percorso giornaliero del Sole nella volta celeste differisca da un luogo geografico all’altro (più in alto nella fascia tropicale, meno alle nostre latitudini).

Come conseguenza di tutto ciò, alle nostre latitudini, in nessun momento dell’anno il Sole arriva allo zenit, mentre nella fascia tropicale tale posizione viene raggiunta nel solo istante di mezzogiorno.

In sintesi, l’irradianza globale al suolo, su una superficie disposta orizzontalmente, varia da istante a istante, da stagione a stagione e da un luogo geografico all’altro; il fenomeno aleatorio delle nubi, poi, rende ancor più irregolare e imprevedibile l’andamento dei valori d’irradianza nel corso del tempo.

Tenendo conto di tutte queste contingenze (giorno/notte, estate/inverno, sereno/nuvoloso ecc.) in Italia Centrale si riscontra, al suolo, un valor medio d’irradianza globale orizzontale pari a 180 W/m². Man mano che ci si sposta verso le regioni settentrionali questo valore diminuisce (160 W/m², pianura Padana), mentre al Sud, com’è facilmente intuibile, si registrano valori considerevolmente più alti (oltre 200 W/m², Sicilia Sud-orientale).

Questi dati sono preziosi: la progettazione, la taratura, e la scelta dell’orientazione degli elementi captanti degli impianti che sfruttano la fonte solare, richiedono una puntuale conoscenza della potenza  effettivamente ricavabile dal Sole.

Articolo, fonte ENEA

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