Fonti energetiche rinnovabili: il SOLARE TERMICO

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Nel corso degli ultimi anni sono state sviluppate una serie di tecnologie in grado di fornire un approvvigionamento energetico pulito, ovvero una produzione di energia da fonti naturali che consente di sfruttare le risorse messe a disposizione dal nostro pianeta in maniera pressochè illimitata e senza produrre inquinamento nel ciclo.

Il tema delle rinnovabili è oramai pressochè conosciuto dalla maggioranza dell’opinione pubblica e si sono avviate molti interventi in merito anche di riqualificazione energetica utilizzando queste tecnologie.

L’impianto solare termico è in grado di rendere disponibile energia termica (quindi ad esempio è possibile riscaldare l’acqua sanitaria) proveniente dalla radiazione solare. Questo tipo di impianto può essere integrato anche per quanto riguarda il riscaldamento. Una delle critiche, legittima, a questo tipo di sistema che sfrutta la luce del sole è il carattere di variabilità della fonte primaria: in sostanza il sole non sempre c’è e sopratutto durante la stagione invernale ha una potenza decisamente inferiore.

 pannello solare termico

Un esempio di pannello solare termico.

Per ovviare a questo problema vengono utilizzati sistemi di accumulo di acqua calda, in riferimento ovviamente agli impianti solari termici,  che sono in grado di assorbire calore quando è disponibile, immagazzinarlo e renderlo fruibile e utilizzabile anche dopo che il sole è tramontato. Per quanto riguarda la variabilità di tipo stagionale o si utilizzano accumuli molto grandi (che però vengono realizzati solo in alcuni casi) oppure una soluzione più semplice: dimensionare correttamente l’impianto sulla base del soleggiamento medio annuale.

Non solo ma modificando l’orientamento del pannello durante l’andamento delle stagioni consente di ottimizzare la radiazione e rendere maggiormente efficace l’impianto. Durante il periodo estivo saranno maggiormente esposte le superfici orizzontali mentre durante il periodo invernale, per l’angolo formato dalla radiazione solare (tra radiazione e piano orizzontale), sarà più efficace una esposizione verticale.

Elementi e tipologie di impianto ad energia solare

Un impianto solare termico è costituito essenzialmente da alcuni elementi: collettore, serbatoio di accumulo e i componenti di raccordo.

Esistono diverse tipologie di impianti, tra gli altri possiamo citare: impianto a piani non vetrati, i moduli sottovuoto e i moduli a superficie vetrata.

Impianto solare a piani non vetrati

I piani non vetrati rappresentano la soluzione più economica perchè sono privi di isolamento e hanno un funzionamento buono solo in condizioni ottimali, ovvero durante le stagioni estive. Sono dunque normalmente utilizzati a servizio di impianti come piscine, campeggi e altre strutture che vengono utilizzate essenzialmente solo durante i periodi estivi.

Impianto solare con moduli sottovuoto

I moduli sottovuoto invece sono tecnologicamente più sofisticati (e più costosi dei precedenti) sono invece utilizzati quando ad esempio si ha una scarsa disponibilità di superficie o quando è necessario scaldare l’acqua a temperature piuttosto elevate (fino a 100 gradi centigradi).

Impianto solare con moduli a superficie vetrata

Infine i moduli vetrati che rappresentano un ottimo compromesso tra efficacia e costi sono quelli largamente più utilizzati. Analizzando quest’ultimo prodotto è possibile distinguere dunque una copertura trasparente esterna costituita da un vetro ad alta resistenza (che è in grado di resistere alle intemperie e all’usura) e il modulo sottostante.

Questa copertura genera dunque un effetto serra all’interno del modulo stesso e la radiazione prodotta dal sole che attraversa questo elemento rimane in pratica intrappolata nel modulo e può essere sfruttata per riscaldare il fluido. Il modulo è normalmente isolato esternamente (di solito posizionato sotto il modulo) per evitare dispersioni di calore e perdite. Per potere riscaldare l’acqua si possono utilizzare collettori a sistema aperto in cui l’acqua scorre direttamente oppure sistemi chiusi. Si utilizzano normalmente sistemi chiusi per evitare il congelamento dell’acqua durante i periodi invernali caratterizzati da temperature rigide.

Nel collettore dunque viene fatta circolare acqua miscelata con glicole, che è una sostanza anticongelante. All’uscita dal collettore questa miscela viene mandata nel serbatoio di accumulo che è costituito da apposite serpentine in modo da poter cedere il calore raccolto all’acqua che poi verrà utilizzata. Il serbatoio di accumulo dovrà essere coibentato anche esso per ridurre al minimo le dispersioni.Quando viene riscaldato un fluido tende a diminuire la propria densità e cerca di muoversi verso l’alto; i sistemi a circolazione naturale sfruttano questo principio fisico ponendo appunto il serbatoio di accumulo sopra il collettore stesso.

In questa maniera il fluido riscaldato all’interno del collettore tenderà a raggiungere il serbatoio di accumulo senza il dovere installare una pompa di circolazione. In maniera assolutamente analoga la parte del fluido più fredda presente nell’accumulo tenderà a spostarsi verso le zone più basse, raggiungendo dunque il collettore, dove sarà nuovamente scaldato. Questo tipo di soluzione sebbene sia la più efficace perchè sfrutta un principio fisico naturale e consente un adeguato funzionamento del ciclo è poco conveniente dal punto di vista estetico poichè richiede la presenza del serbatoio a una quota più elevata rispetto al collettore.

solare termico

Funzionamento sistema solare termico.

Solo in alcuni casi anche in questa situazione è possibile riuscire a mimetizzarli ma nella stragrande maggioranza dei casi si utilizzano impianti a circolazione forzata per evitare di collocare sul tetto il serbatoio di accumulo. In questa maniera sulla copertura è presente solo il collettore dell’impianto solare termico che può essere integrato al tetto esistente. Ovviamente gli impianti di circolazione forzata prevedono l’installazione di una pompa che possa consentire il passaggio del fluido dal collettore e l’accumulo; il funzionamento di questa pompa ovviamente prevede un ,sebbene minimo, utilizzo di elettricità.

Il fluido utilizzato (miscela acqua e antigelo) viene denominato fluido termoconvettore. L’installazione di un impianto di produzione solare termico in un edificio esistente normalmente è un operazione conveniente dal punto di vista economico perchè trattasi di una tecnologia affidabile e che prevede una detrazione fiscale del 55 %. Normalmente i costi di investimento per questo tipo di impianti possono variare dai 700 euro/m2 fino a scendere anche a 400/m2 per impianti di dimensione maggiore.

Poi in relazione alla zona e alla potenza del soleggiamento è possibile produrre quantità variabili di energia che possono consentire guadagni consistenti in bolletta e nel giro di alcuni anni, dopo avere ammortizzato l’investimento, avere delle condizioni di spesa veramente ottimali. Prima di passare all’installazione di questo tipo di impianto è necessario verificare alcune condizioni di fattibilità: è assolutamente necessario che ci sia un adeguato spazio in relazione a quanta superficie captante è prevista.

Ricordo che è conveniente questo tipo di installazione se riesce a coprire almeno una quota minima dell’energia richiesta. La zona di installazione deve essere convenientemente orientata e non ombreggiata; questo significa che se pensate di inserire i collettori solari orientati a nord oppure durante l’arco della giornata il tetto rimane essenzialmente spesso all’ombra non è conveniente installare l’impianto.

Predisporre gli spazi per accumulatori in relazione anche al loro peso, verificare che l’edificio sia dotato di un impianto di produzione di acqua calda centralizzato (nel caso sostituirlo) e che siano contenuti gli sprechi d’acqua (installando ad esempio erogatori a basso flusso).

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