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L'energia solare, che giunge sulla superficie terrestre sotto forma di luce e calore, può essere sfruttata in diversi modi: per la produzione di energia termica attraverso collettori solari (acqua calda e come integrazione agli impianti di riscaldamento), per processi chimici e produzione di elettricità attraverso sistemi di concentrazione e per la produzione diretta di elettricità mediante pannelli fotovoltaici.
Le celle solari degli impianti fotovoltaici sono composte da semiconduttori, usati pure per la produzione di chip per i computer. I semiconduttori, esposti alla luce, producono elettricità, ovvero corrente continua, trasformata da un invertitore in corrente alternata adatta ad essere immessa nella rete elettrica pubblica. La tecnica fotovoltaica rappresenta un'importante tecnologia per l'approvvigionamento elettrico sostenibile del futuro. Il potenziale dell'elettricità di origine solare è notevole: entro il 2050 potrebbe essere coperto con impianti fotovoltaici circa il 20 per cento dell'attuale fabbisogno di energia elettrica.
La produzione di calore mediante energia solare è un'opzione interessante e si avvale di impianti standardizzati per la produzione di acqua calda e come integrazione agli impianti di riscaldamento. Le imprese attive nel settore dei riscaldamenti convenzionali migliorano di continuo la loro offerta. L'energia termica di origine solare può essere combinata in modo efficace con qualsiasi altro vettore energetico. Sebbene la quota di tale energia sia oggi relativamente limitata rispetto al consumo nazionale complessivo, il suo potenziale è rilevante. Se tutti gli edifici esistenti fossero risanati in modo ottimale dal punto di vista energetico, i collettori solari consentirebbero di coprire l'intero fabbisogno di energia termica delle economie domestiche svizzere.
Un'ulteriore applicazione dell'energia solare è rappresentata dalle centrali eliotermiche, che tuttavia non possono essere fatte funzionare in modo economicamente vantaggioso alle latitudini in cui si trova la Svizzera, ma solo nella fascia equatoriale della Terra. In teoria, l'uno per cento della superficie del Sahara sarebbe sufficiente per coprire, tramite centrali solari a specchi concentratori, l'intero fabbisogno di energia elettrica del nostro pianeta.
Mediante processi chimici è possibile stoccare l'energia solare. La tecnologia dei processi e dei reattori per questa opzione a lungo termine, che consentirebbe lo stoccaggio chimico e il trasporto dell'energia solare, è oggetto di intense attività di ricerca e sviluppo. In particolare, costituisce un punto cruciale la produzione di idrogeno grazie al ciclo ZnO/Zn.