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Sahara: quanta energia potremmo produrre nel deserto?

Trasformare il deserto del Sahara in una solar farm: quanta energia sarebbe disponibile per l'Europa? Valutiamo la fattibilità di questa idea.

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La radiazione solare incidente in Nord Africa e nel deserto del Sahara è, mediamente, 3 volte superiore a quella Europea. Si potrebbe pensare, quindi, a trasformarne una parte in una centrale solare per soddisfare il fabbisogno energetico europeo. I problemi da risolvere sarebbero comunque sfidanti.

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Radiazione solare sul piano orizzontale. Fonte: theconversation.com

La radiazione solare

La radiazione solare è l’energia radiante emessa dal Sole, generata dalle reazioni di fusione termonucleare. La quantità totale di queste radiazioni elettromagnetiche, emesse dal Sole nell’unità di tempo, per unità di superficie e misurata all’esterno dell’atmosfera terrestre è detta costante solare (1321-1412 W/m²). La costante solare è influenzata dalla distanza Terra-Sole (il valore cambia di circa ±3.5% rispetto al valore medio di 1366,5 W/m²), dalla presenza dell’atmosfera, dalla presenza delle nubi e dalla forma sferoidale della Terra.

La costante solare è misurata, ovviamente, considerando il piano perpendicolare ai raggi solari entranti nell’atmosfera. Considerando la sfericità del pianeta questo valore si riduce a circa 1000-1050W/m².

L’atmosfera, inoltre, filtra una certa quantità di raggi solari provocando:

  • riflessione e retrodiffusione dei raggi solari dovuto all’albedo, alle nubi e ai gas atmosferici;
  • assorbimento che ne provoca l’aumento della temperatura e determina il rilascio di altra radiazione in accordo alla legge di Wien.

La radiazione che attraversa l’atmosfera, circa metà di quella entrante, è detta radiazione netta.

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Bilancio della radiazione. fonte: jeksson fiver @wikipedia.org

In Italia la radiazione sul piano orizzontale è pari a circa 180 W/m² (il valore varia da 160 W/m² al Nord a 200 W/m² al Sud).

Il deserto del Sahara

Gerhard Knies, esperto in fisica delle perticelle, tentò di calcolare la quantità di energia necessaria a soddisfare il fabbisogno energetico dell’intera umanità. La stima che egli fece è che, in sei ore, i deserti di tutto il mondo ricevano più energia di quanta l’umanità ne consumi in un anno. Secondo Knies, un’area di 28 mila chilometri quadrati, ricoperta di pannelli solari, produrrebbe energia sufficiente a tutta l’Europa.

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Impianto solare Noor 1 in Marocco. Fonte: focus.it

Amin Al Habeibeh, docente di Intelligent Engineering Systems all’Università di Nottingham Trent, sostiene che il deserto del Sahara sarebbe in grado di soddisfare oltre 7000 volte il fabbisogno elettrico europeo. La produzione di energia equivalente, infatti, sarebbe pari a oltre 36 miliardi di barili di petrolio al giorno. Considerando i 9 milioni di kmq del deserto africano, si potrebbero estrarre, sempre stando ai suoi conti, circa 22 miliardi di GWh/anno.

Il deserto del Sahara è poi molto vicino all’Europa. La distanza minima tra Africa ed Europa è rappresentata dai 15 km dello Stretto di Gibilterra. Il cavo di alimentazione sottomarino più lungo al mondo, attualmente, è tra i Paesi Bassi e Norvegia ed è lungo 600 km. Le perdite legate alla trasmissione utilizzando linee HVDC, secondo alcuni studi, ammonterebbero a 3% su 1000 km (25% su 10000km).

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reti di trasmissione HVD esistenti ed ipotetiche. Fonte: Benderson2 @ wikipedia.org

Difficoltà tecnologiche e problemi

Le applicazioni tecnologiche per produrre elettricità dall’energia solare sono principalmente:

  • il solare termico in cui il calore dei raggi solari riscalda un fluido di servizio che, tramite uno scambiatore di calore, trasferisce l’energia all’acqua contenuta in un serbatoio di accumulo;
  • il solare fotovoltaico in cui l’energia solare è trasformata in energia elettrica tramite effetto fotovoltaico. La trasformazione avviene in elementi base del modulo fotovoltaico dette celle fotovoltaiche composte da silicio mono o poli-cristallino;
  • il solare a concentrazione in cui una serie di specchi concentrano la radiazione solare verso un ricevitore dove un fluido termovettore si riscalda.

Quest’ultima sembrerebbe la soluzione più efficace nello gestire l’ambiente desertico e le elevate temperature da gestire. I pannelli fotovoltaici invece, a causa della riduzione di efficienza all’aumentare della temperatura, non sembrano adatti alle applicazioni nel deserto del Sahara. In ogni caso la sabbia del deserto può facilmente ricoprire lenti, specchi e pannelli e sarebbe necessaria una continua pulizia. Ciò potrebbe essere non semplicissimo da fare a causa della scarsità di risorse idriche. Un altro problema sembra essere quello rappresentato dai venti Alisei che potrebbero costituire un problema per le linee HVDC.

La presenza di impianti solari e linee di trasmissione centralizzati potrebbe, inoltre, essere obiettivo di attacchi terroristici. Inoltre la produzione di così tanta energia elettrica creerebbe una dipendenza politica dai Paesi del Nord Africa.

Il progetto Desertec nel Sahara

Nel 2009 è stato annunciato il progetto Desertec, un progetto globale che si basa sulla raccolta di energia elettrica da fonti rinnovabili nei posti in cui sono più disponibili. Il progetto Desertec è sviluppato dalla Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation (TREC), una organizzazione costituita da scienziati ad esperti provenienti da Europa, Medio Oriente e Nord Africa (EUMENA), sulla base delle idee di Gerhard Knies.

La Desertec Foundation fu fondata per promuovere l’idea di Desertec per la produzione di energia pulita nei deserti di tutto il mondo. I primi progetti solari ed eolici sono erano iniziati in paesi come Marocco, Algeria e Tunisia.

Il progetto ha visto un forte rallentamento però perché Siemens e Bosch e la stessa Desertec Foundation hanno abbandonato. I superstiti, però, continuano a portare avanti una versione riadattata del progetto.

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