IMPIANTI SOLARI TERMICI

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1 ENERGIE RINNOVABILI: PRESENTE E FUTURO NEL TERRITORIO LODIGIANO IMPIANTI SOLARI TERMICI Per. Ind. PierRinaldo Sangalli

2 COS E IL SOLARE TERMICO Solare termico indica un sistema in grado di trasformare l energia irradiata dal sole in energia termica, ossia calore, che può essere utilizzato negli usi quotidiani, quali ad esempio il riscaldamento dell acqua sanitaria o il riscaldamento degli ambienti. ENERGIA SOLARE RADIANTE ENERGIA TERMICA

3 FUNZIONAMENTO E TIPOLOGIE DI COSTRUTTIVE PRINCIPALI I collettori solari si basano sul principio dell effetto serra che si produce attraverso un elemento captatore in grado si assorbire la maggior quantità di energia solare ed una copertura trasparente in grado di contenerne l effetto di re-irraggiamento. L energia solare, infatti, arriva alla piastra assorbente attraverso il vetro posto sopra di essa con una radiazione di lunghezza d onda inferiore ai 3 µm e viene in parte assorbita ed in parte riflessa, attraverso radiazioni con una lunghezza d onda superiori. La superficie assorbente, trovandosi ad una temperatura nettamente inferiore a quella del sole, emette radiazioni di lunghezza d onda nettamente superiori che si collocano nella zona dell infrarosso termico. La copertura del panello risulta opaca a queste lunghezze d onda, che pertanto non riescono ad attraversarla, rimanendo imprigionate all interno del sistema aumentandone sensibilmente la temperatura favorendo in tal modo l utilizzo dell energia radiante.

4 Il collettore solare piano Il collettore solare piano È composta da una piastra di rame, sulla quale sono saldati i tubi in rame, a loro volta collegati ai collettori di mandata e ritorno del fluido termovettore. La piastra captante così composta viene trattata con vernici selettive di colore nero opaco o processi di ossidazione chimica per ottimizzarne la capacità assorbente della radiazione solare. La bontà di un captatore per collettori solari è tanto maggiore quanto più è alto il valore di assorbimento al di sotto della soglia dei 3 µm, di lunghezza d onda della radiazione. In linea generale, l efficienza di un assorbitore è caratterizzata da un alta capacità. Ad oggi si hanno le massime prestazioni con trattamenti selettivi della piastra agli ossidi di Titanio.

5 Il collettore a tubi evacuati La tecnologia costruttiva dei pannelli solari sottovuoto è più sofisticata di quelli piani ma è in grado di fornire prestazioni assai elevate. Il principio di captazione dei collettori sottovuoto è analogo a quello dei collettori piani. La differenza tra i due sistemi è che l assorbitore del collettore sottovuoto è costituito da un tubo di vetro la cui superficie è coperta da un trattamento selettivo. La captazione solare è affidata ad un sistema composto da una batteria di tubi coassiali di vetro borosilicato, chiusi a formare una camera nella quale viene realizzato il vuoto ed inserito l elemento costituito dai condotti che convogliano il fluido termovettore, con eccellenti caratteristiche di assorbimento e di minima riflessione di calore.

6 Efficienza dei collettori solari L efficienza di un pannello solare non è una costante ma per un dato collettore dipende dalle condizioni in cui si trova ad operare, quali: la temperatura di esercizio del pannello, la temperatura ambiente e dall intensità della radiazione solare incidente sul collettore. Il rendimento di un pannello solare è rappresentato da una curva che, a parità di radiazione solare incidente, tenderà a diminuire all aumentare della differenza di temperatura tra il collettore e l ambiente ed al conseguente aumento delle perdite. L espressione dell efficienza di un collettore solare è data da una relazione del tipo: Dove G [W/m2] è la radiazione solare che giunge sul piano del collettore, DT è la differenza di temperatura tra la temperatura media del pannello (Ti + Tu) / 2, calcolata come media tra la temperatura di ingresso Ti e quella di uscita Tu, e la temperatura ambiente esterna, mentre 0, k1 e k2 sono delle costanti caratteristiche del pannello che devono essere determinate sperimentalmente e devono essere fornite dalla ditta costruttrice del pannello stesso che deve farne certificare le prestazione da un laboratorio qualificato. Il termine DT/G viene generalmente indicato con I e la curva di efficienza di un collettore viene appunto tracciata in funzione di I.

7 Confronto efficienza dei collettori solari Dal confronto appare che nelle condizioni operative più favorevoli (elevato irraggiamento e piccola differenza di temperatura pannello-ambiente) i collettori piani presentano efficienza superiore alle restanti tipologie per poi decadere rapidamente al peggiorare delle condizioni operative in cui sono favoriti i collettori a tubi evacuati e poi i collettori ad heat-pipe.

8 TIPOLOGIE DI IMPIANTO Negli impianti a circolazione forzata, il trasferimento di calore dal collettore al sistema di accumulo è garantito da elettropompe di circolazione e da un sistema di regolazione elettronico per le gestione delle portate e delle temperature del fluido termovettore. Per regolare la circolazione ci si avvale di sensori che confrontano la temperatura del fluido vettore nel collettore con quella nel serbatoio di accumulo, al fine di evitare un processo opposto per il quale il calore viene sottratto all utente e dissipato dal pannello solare.

9 Altri utilizzi dei pannelli solari

10 Altri utilizzi dei pannelli solari

11 Altri utilizzi dei pannelli solari I collettori a circolazione forzata per la loro conformazione si addicono particolarmente alle installazioni in batteria per la realizzazione di impianti di media e grande potenza. È consigliabile che il numero massimo di pannelli che compongono una batteria non superi le 6 unità. Ciò al fine di contenere le perdite di carico del sistema e i relativi sovradimensionamenti del circolatore ed inoltre per limitare fenomeni di dilatazione termica causati dai forti sbalzi di temperatura ai quali i pannelli sono soggetti. Per installazioni di più di 6 pannelli, sono consigliate più batterie di collettori collegate in parallelo tra loro. I sistemi di collegamento dei collettori in batteria possono essere in serie, in parallelo, o misti e dipendono sia da scelte impiantistiche sia dalla conformazione del pannello stesso.

12 Altri utilizzi dei pannelli solari Un altro utilizzo interessante per utilizzare l energia termica dai pannelli solare è quello di utilizzare lavatrici o lavasciuga con doppio ingresso dell acqua, una per l acqua fredda ed una per l acqua calda. Infatti questi dispositivi usano dai 90 ai 120 litri di acqua calda e considerato che si dovrebbe lavare di più nella stagione estiva, i pannelli solari sono adatti a questo utilizzo. Purtroppo questa tecnologia non è molto diffusa. Si consiglia di visitare il sito

13 SITUAZIONE SUL TERRITORIO LEGAMBIENTE Sono i Comuni italiani in cui sono installati pannelli solari termici per la produzione di acqua calda sanitaria, di questi sono Piccoli Comuni con meno di 5 mila abitanti. Il censimento di questa fonte risulta il più complesso da ricostruire perché gli impianti non sono collegati alla rete elettrica e gli Enti Locali spesso non hanno un monitoraggio dei processi di diffusione sul proprio territorio. Il Rapporto 2012 registra un incremento nel numero dei Comuni del 43%, sono in più rispetto al censimento dello scorso anno. Nello sviluppo di questi ultimi anni un ruolo importante lo ha avuto la Detrazione Fiscale del 55%, che ha permesso a migliaia di famiglie italiane di poter installare un pannello solare termico e risparmiare energia e euro in bolletta.

14 SITUAZIONE SUL TERRITORIO

15 Tabelle della irradiazione solare Per quanto riguarda l inclinazione ottimale è necessario fare una media tra le condizioni estive e quelle invernali e valutare se l impianto viene utilizzato lungo tutto l anno o meno (se l utilizzo è prettamente estivo si sceglierà un inclinazione adatta solo per tali condizioni). Una soluzione di compromesso tra condizioni estive e invernali è l adozione di un inclinazione pari alla latitudine del sito di installazione.

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17 SVILUPPO FUTURO fonte Legambiente

18 NORMATIVE DI RIFERIMENTO Normativa in materia di detrazioni fiscali del 55% per la riqualificazione energetica degli edifici. MINISTERO DELLO SVILUPPO ECONOMICO DECRETO 11 marzo 2008 coordinato con decreto 26 gennaio Attuazione dell articolo 1, comma 24, lettera a) della legge 24 dicembre 2007, n. 244, per la definizione dei valori limite di fabbisogno di energia primaria annuo e di trasmittanza termica ai fini dell applicazione dei commi 344 e 345 dell articolo 1 della legge 27 dicembre 2006, n MINISTERO DELL'ECONOMIA E DELLE FINANZE DECRETO 19 febbraio 2007 come modificato dal decreto 26 ottobre 2007 e coordinato con il decreto 7 aprile 2008 e con il decreto 6 agosto Disposizioni in materia di detrazioni per le spese di riqualificazione energetica del patrimonio edilizio esistente, ai sensi dell'art. 1, comma 349 della legge 27 dicembre 2006, n ("decreto edifici" con tutti gli allegati; le modifiche apportate dai DM 7/4/08 e 6/8/09 sono riportate in corsivo)

19 NORMATIVE DI RIFERIMENTO Il decreto Sviluppo Il decreto legge 22 giugno 2012 n. 83 (c.d. "Decreto Sviluppo") "Misure urgenti per la crescita del Paese" pubblicato sul S.O. n. 129 alla G.U. n. 147 del 26/6/2012, è riportato per estratto limitatamente all'art. 11 qui di seguito. Proroga al 30/6/2013 le detrazioni per interventi di riqualificazione energetica degli edifici ma l'aliquota scenderà al 50% dal 1/1/2013. Inoltre proroga al 30/6/2013 le detrazioni per ristrutturazioni edilizie e l'aliquota sale al 50% dal 26/6/2012. Infine riammette a far data dal 1/1/2012 al beneficio del bonus del 36% (50% dal 26/6/2012) le opere finalizzate al conseguimento di risparmi energetici e allo sfruttamento delle fonti rinnovabili di energia. La Legge di Stabilità 2013 ha introdotto un tetto annuo di 3 mila euro per le detrazioni fiscali, che però non avrà valenza per le ristrutturazioni e le riqualificazioni energetiche

20 REGIONI, PROVINCE E COMUNI CON L OBBLIGO DEL SOLARE TERMICO IN EDILIZIA Regione LOMBARDIA Regolamenti Edilizi hanno introdotto un obbligo di installazione per i nuovi edifici e per quelli in fase di ristrutturazione per soddisfare una quota minima dei fabbisogni di acqua calda sanitaria (di solito il 50%). Nei prossimi anni la spinta al solare termico verrà anche dal Dlgs 28/2011 che ha finalmente completato il quadro normativo relativo agli obblighi di installazione di fonti rinnovabili per soddisfare i fabbisogni termici ed elettrici delle abitazioni. Dal primo Giugno 2012 nei nuovi edifici, e nei casi di ristrutturazioni non leggere, gli impianti di produzione di energia termica dovranno essere progettati e realizzati in modo da garantire il contemporaneo rispetto della copertura, tramite il ricorso ad energie rinnovabili, del 50% dei consumi previsti per l acqua calda sanitaria, ma anche riferite alla somma dei consumi previsti per l acqua calda sanitaria,

21 Smaltimento dei pannelli e aspetti ambientali l'85-95% del loro peso è costituito da vetro ed alluminio e la restante parte è un tubo generalmente di rame. Per questo motivo lo smaltimento dei pannelli solari assomiglia molto a quello delle "finestre di alluminio". Tutto il materiale può essere recuperato per ottenere nuovi pannelli. La più importante caratteristica di un impianto solare termico è di fornire acqua calda in assenza di emissioni inquinanti e climaalteranti. In ogni caso, poiché quasi tutti i sistemi solari sono affiancati da apparecchi tradizionali, come le caldaie, difficilmente si potrà realizzare un impianto a emissioni zero. A questo obbiettivo, ci si può avvicinare molto se l impianto termico che affianca il sistema solare è costituito da una pompa di calore o da un impianto termico a biomassa, particolamente indicati per impianti solari combinati per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento. Una famiglia di quattro persone, con un impianto solare tipo che copre il 60% del fabbisogno di acqua calda sanitaria, integrato con caldaia a gas, risparmia all atmosfera circa 1,5 tonnellate annue di anidride carbonica Confronto tra le emissioni pro capite di CO2 per diverse soluzioni impiantistiche (fonte:www.ingegneri-ca.net)

22 GRAZIE A TUTTI PER L ATTENZIONE

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