Fig. 1: Ripartizione dell'energia solare. Solamente poco più del 50 % circa della radiazione in arrivo dal sole raggiunge la superficie terrestre (radiazione diretta) Credit: (Meteo Ostia)

L'energia solare arriva dovunque, non costa, ed è rinnovabile. È però molto diluita nello spazio, è discontinua perché varia con l'alternanza del giorno e della notte, delle stagioni e con le condizioni meteorologiche.

Non tutta l'energia irradiata dal Sole raggiunge la superficie della Terra: una parte viene riflessa nuovamente nello spazio; un'altra parte viene dispersa e diffusa in tutte le direzioni dalle molecole d'aria e dalle particelle di polvere dell'atmosfera; una parte ancora viene assorbita dal vapore acqueo, dall'anidride carbonica e dall'ozono nell'atmosfera (Fig. 1).

Fig. 2: Esempi di applicazioni di pannelli solari

L'utilizzo energetico più semplice e più promettente della radiazione solare è fatto tramite pannelli solari, sia per il riscaldamento che per la produzione diretta di energia elettrica. Su scala piccola e media entrambi hanno un impatto ambientale limitato rispetto a quello dei combustibili fossili.

Attualmente sono moltissime le applicazioni con piccoli generatori fotovoltaici: per esempio sono usati per calcolatori e orologi da polso; pannelli più grandi servono per fornire elettricità per uso domestico, per pompare acqua dal terreno, per fornire potenza a sistemi per telecomunicazione, per emergenza, ecc.

È da notare che altre fonti energetiche rinnovabili come le le centrali idroelettriche, eoliche e quelle a biomasse sono riconducibili all'energia solare.

L'energia solare produce calore che è sfruttato in molte altre applicazioni pratiche: pannelli piani per produrre acqua calda, riscaldamento di serre, ecc.

In Fig. 2 sono mostrate alcune applicazioni di pannelli solari fotovoltaici, usati come alimentatori per applicazioni meteorologiche (in alto a sinistra), per fornire energia elettrica a un edificio (in basso a sinistra) e per l'illuminazione pubblica (a destra), utilizzando batterie che si caricano durante il giorno.

Oltre a normali sistemi fotovoltaici, esistono sistemi solari termoelettrici costituiti da pannelli (specchi) a focheggiamento, che "inseguendo" il sole per ottenere prestazioni ottimali, producono calore e/o energia. In una torre solare i pannelli/specchi concentrano la luce solare su un "bollitore" posto in cima ad una torre. Con un appropriato focheggiamento e movimento dei pannelli, il bollitore può raggiungere temperature elevate.

In molte Nazioni sono stati approvati numerosi programmi e incentivi vari per l'utilizzo diretto dell'energia solare tramite pannelli fotovoltaici piani: in Germania vi è il programma dei "100000 tetti solari"; per l'Italia, come è già stato detto, l'ENEA sta gestendo un piano analogo; gli Stati Uniti hanno un piano per un milione di tetti solari, in parte solari termici; il Giappone ha un programma analogo; anche la Comunità Europea ha un programma analogo che prevede inoltre contributi a Paesi in via di sviluppo.