Il Sole è una fonte di energia rinnovabile ad ampio raggio di azione, disponibile per tutti, inesauribile e soprattutto green al 100%, dato che la sua produzione non comporta emissioni di anidride carbonica o polveri sottili. La radiazione solare che arriva sulla Terra è pari a circa 1.4 kilowatt al metro quadro e sfruttandola a pieno sarebbe in grado di soddisfare il fabbisogno energetico mondiale. L'energia così "raccolta" consente la produzione di elettricità e calore utilizzando principalmente tre tipologie di impianti: fotovoltaico, termico e termodinamico. Negli ultimi anni poi l'evoluzione tecnologica di pannelli fotovoltaici e termici ha permesso di ottenere una migliore efficienza energetica.
Ad oggi, la quantità di energia prodotta da fonti rinnovabili in Europa è del 32% e le politiche green ne prevedono un rapido aumento nei prossimi anni. In Italia nel 2019 l'energia rinnovabile ha rappresentato il 35% di tutta quella prodotta, tra posizionandosi tra i primi 15 Paesi produttori di energia green in Europa e il trend è in continua crescita. Per capire come sfruttare al meglio l'energia solare, bisogna capire come funziona, quali sono le tecniche per produrla, i vantaggi e gli svantaggi.
Ad oggi, i principali pannelli fotovoltaici in commercio sono realizzati in silicio. La ricerca nel campo delle energie rinnovabili si orienta quindi anche nella progettazione e lo sviluppo di pannelli con materiali che garantiscono una maggiore efficienza energetica, come ad esempio la perovskite o i fogli di grafene.
Il problema principale dell'impiego del fotovoltaico nelle abitazioni e negli edifici è che l'energia prodotta può essere utilizzata solo durante il giorno e quella prodotta in eccesso dagli impianti reimmessa nella rete elettrica e venduta alle compagnie.
Durante la notte o nelle giornate di nubi e pioggia, l'impianto non entra in funzione, costringendo chi ne è dotato a utilizzare l'energia proveniente dalla rete. Negli ultimi anni la soluzione sembra arrivare dagli accumulatori: delle batterie da associare a un impianto fotovoltaico per lo stoccaggio dell'energia elettrica da riutilizzare anche di notte o quando il pannello non si attiva.
In particolare, gli impianti termici si basano sull'uso di un collettore termico: la radiazione solare scalda il liquido all'interno, detto fluido termovettore, che inizia a muoversi portando calore in alcune zone dell'impianto. Questo metodo non solo è sostenibile, ma aiuta anche a non utilizzare la combustione del gas, come avviene nelle più comuni e diffuse caldaie, che producono l'emissione di gas inquinanti. Come per l'impianto fotovoltaico, anche quello termico non si attiva durante la notte e nelle giornate con poca radiazione solare, ma solitamente prevede l'implementazione di una batteria da accumulo.
Da un punto di vista economico, installare un pannello fotovoltaico o un collettore per l'acqua calda è una spesa importante, ma che nell'arco di pochi anni viene completamente ammortizzata, tra risparmi in bolletta ed eventuali detrazioni fiscali per incoraggiare anche i privati a munirsene. Aggiungendo all'impianto un accumulatore, i costi delle bollette possono essere abbattuti del 90%.
Esistono però degli svantaggi nell'utilizzo dell'energia solare. Il principale è proprio che la radiazione solare è influenzata dagli eventi atmosferici e dall'alternanza del giorno e della notte. Una condizione che non garantisce una produzione continua, ma che può essere facilmente risolta con l'installazione di batterie da accumulo da utilizzare quando il Sole non è disponibile.