L'energia solare, che giunge sulla superficie terrestre sotto forma di luce e calore, può essere sfruttata in diversi modi: attraverso impianti fotovoltaici (PV) per generare energia elettrica, collettori solari termici per captare il calore (acqua calda e/o integrazione agli impianti di riscaldamento) o sistemi di concentrazione per attivare processi chimici e produrre elettricità.
Gli impianti fotovoltaici sono composti da moduli (o pannelli) fotovoltaici, a loro volta composti da cellule. Tali cellule sono di materiali semiconduttori (solitamente a base di silicio), usati pure per la produzione di chip per i computer. I semiconduttori trasformano la radiazione solare in energia elettrica, per la precisione in corrente continua. Grazie a un invertitore, quest’ultima viene trasformata in corrente alternata che può essere utilizzata direttamente in loco (consumo proprio) o immessa nella rete elettrica pubblica. Il fotovoltaico rappresenta un'importante tecnologia per l'approvvigionamento elettrico sostenibile. Il potenziale dell'elettricità di origine solare è notevole: entro il 2050, oltre il 40% della domanda futura di energia elettrica dovrà essere coperta dal fotovoltaico.
L’utilizzazione del calore solare attraverso un impianto solare termico è un’opzione interessante per la produzione di acqua calda e l’integrazione agli impianti di riscaldamento. Un impianto solare termico è perfettamente combinabile con qualsiasi altro riscaldamento che utilizza vettori energetici rinnovabili, come ad esempio le caldaie a legno, le pompe di calore o il teleriscaldamento. Inoltre, l’energia solare termica può essere utilizzata in diversi contesti per soddisfare un importante fabbisogno di calore sia nelle economie domestiche private che nel settore secondario e terziario. 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 sotto il profilo energetico, i collettori solari consentirebbero di coprire l'intero fabbisogno di energia termica delle economie domestiche svizzere.
Gli impianti solari termici rappresentano un’opzione supplementare per sfruttare l’energia solare. Siccome richiedono una radiazione solare annuale molto intensa, non risultano tuttavia redditizi alle nostre latitudini. 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.
Oltre ai classici sistemi di stoccaggio, è possibile immagazzinare energia solare grazie a processi chimici. 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. L’accento è posto in particolare sulla produzione di idrogeno tramite il ciclo ZnO/Zn.
