Rammentandoci che la vita sulla Terra è stata resa possibile grazie all'energia ricevuta dal Sole sottoforma di radiazioni e che questa continuerà ad arrivare sul nostro pianeta fino alla scomparsa del Sole stesso, dobbiamo chiederci se non sia proprio questa forma di energia rinnovabile e non inquinante ad essere la chiave di volta del nostro futuro.

La radiazione solare che arriva sulla Terra è differente sia quantitativamente che qualitativamente da quella che arriva all'esterno dell'atmosfera. La quantificazione dell'assorbimento energetico dovuto al passaggio dell'energia solare attraverso l'atmosfera si misura con il parametro AM (Air Mass o massa d'aria) che dà la misura del rapporto tra il percorso effettivo dei raggi solari ed il percorso più breve possibile, quello con il sole allo zenit.

Possiamo vedere che la radiazione solare globale che raggiunge una superficie al suolo è data dalla somma di tre componenti: diretta, che incide direttamente sulla nostra superficie, diffusa ,che arriva alla superficie dopo aver subito fenomeni di diffusione, riflessa che arriva alla superficie dopo fenomeni di riflessione sul terreno.

Un parametro molto importante per capire quanto "vale" l'energia è la densità di potenza che rappresenta la potenza che può essere generata per ogni metro quadrato di superficie terrestre usata per produrre quell'energia: questo parametro si misura in W/mq.

Poiché la quantità di energia solare che arriva, al netto di tutte le riflessioni e gli assorbimenti intercorsi nel suo viaggio dentro l'atmosfera, sulla superficie della Terra è di 85.000.000 di milioni di W risulta che su ogni metro quadrato di superficie terrestre arrivano circa 168 W/mq (la superficie della Terra vale 510.100.000 Km quadrati) i quali sono ridotti dal sistema che consente la sua trasformazione in energia utile.

L'energia solare, come risulta evidente dall'esperienza di tutti, ha due fattori negativi che devono essere superati per un possibile utilizzo generalizzato: la sua bassa intensità, circa 170 W/mq, e la sua intermittenza su scala locale.

I nostri attuali consumi di energia, prendendo come riferimento i paesi cosiddetti sviluppati, richiedono una densità di potenza molto elevata: fino a 100W/mq in una abitazione e più di 900 W/mq per impianti siderurgici. Come risulta evidente dalla tabella solamente i combustibili fossili sono in grado di soddisfare le richieste di elevate densità di potenza come quelle che una società come la nostra richiede.
Quello che immediatamente traspare è che la differenza tra un sistema energetico ad alta densità di potenza ed uno a densità di potenza minore si può risolvere sia con un sostanziale cambiamento nelle infrastrutture di produzione sia forse con un rivoluzionario cambiamento del modo di distribuzione e consumo dell'energia; questo comporterà che si dovrà da un lato diminuire i consumi per unità di superficie e dall'altro trasformare l'energia a bassa densità in forme di energia ad alta densità.

L'utilizzo dell'energia solare può essere fatta oggi con sistemi differenti sulla base dell'obbiettivo che si vuole raggiungere.

Un sistema vecchio quanto il mondo è quello di convertire l'energia solare in calore a bassa temperatura scaldando ad esempio acqua per uso domestico utilizzando i pannelli solari.

Con questo sistema si riducono tutti i consumi di energia elettrica legati ad un suo assurdo utilizzo per scaldare acqua negli elettrodomestici quali lavastoviglie e lavatrici o ancor peggio per scaldare acqua con scaldabagni elettrici per fare la doccia come è stato ben chiarito dal concetto di rendimento del secondo ordine di cui si è parlato più sopra. L'assurdità deriva anche dal fatto che mediamente in una centrale termoelettrica il 60% dell'energia del combustibile fossile è dissipata nell'ambiente come calore, con il conseguente inquinamento termico, mentre il restante 40% è trasformato in energia elettrica.
Un altro sistema per trasformare l'energia solare si basa sulla sua conversione in calore ad alta temperatura capace di essere trasformato, come abbiamo visto negli impianti termici, in energia elettrica.
Per poter trasformare l'energia solare in energia elettrica è necessario un passaggio intermedio in cui le radiazioni solari sono concentrate attraverso dei collettori a focalizzazione costituiti da superfici paraboliche che consentono di ottenere temperature medie dell'ordine di 500° C capaci di generare vapore ad alta temperatura. Tramite turbine il calore viene trasformato in energia meccanica ed infine, con gli alternatori, in energia elettrica.

I processi di trasformazione dell'energia solare che abbiamo esaminato si basano sulla conversione in calore delle radiazioni che, emesse dal Sole, arrivano sulla Terra e quindi un loro successivo utilizzo in funzione della temperatura che si raggiunge.

Un sistema differente dell'utilizzo delle radiazioni solari deriva dagli studi di un fisico francese, Becquerel che scoprì, nel 1839, la possibilità di convertire la luce del sole in energia elettrica: l'effetto fotovoltaico.

Fu solamente con l'invio dei primi satelliti nello spazio che questa scoperta ebbe un notevole sviluppo, per la necessità di avere generatori di energia elettrica a bordo, ed il primo satellite, alimentato da celle fotovoltaiche, fu lanciato nel 1958.

Per capire l'importanza dei sistemi fotovoltaici e dello sviluppo che potrebbero avere basti pensare che in Europa i consumi negli edifici per il riscaldamento, la climatizzazione, l'illuminazione e gli impianti costituiscono circa il 40% del consumo globale di energia.

Risulta evidente che se questi sistemi fossero opportunamente incentivati sia in termini di ricerca, per aumentarne l'efficienza, per trovare nuovi materiali sostitutivi del silicio e per ridurre i costi di produzione sia in termini di politica di incentivi, si potrebbe incrementare o addirittura rendere obbligatorio, l'utilizzo di questi sistemi nel settore edilizio e tendere a rendere autonoma dal punto di vista energetico ogni nuova costruzione con tutti i vantaggi energetici ed ambientali che ne deriverebbero.