CONOSCERE IL SOLARE TERMICO

Transcript

1 CONOSCERE IL SOLARE TERMICO Parte I - Conoscere il solare termico COLLETTORE, FLUIDO, SERBATOIO CIRCOLAZIONE NATURALE E FORZATA Parte II Sistemi a circolazione naturale IL COLLETTORE I SELETTIVI RENDONO MEGLIO UNA SOLUZIONE PIÙ SEMPLICE DAL SERBATOIO AL RUBINETTO Ultimo aggiornamento luglio 2009

2 CONOSCERE IL SOLARE TERMICO Parte I SFRUTTARE L ENERGIA SOLARE PER ABBATTERE I COSTI DI RISCALDAMENTO DELL ACQUA: UNA SOLUZIONE ADATTA AI PRIVATI, MA ANCHE A GRANDE DISTRIBUZIONE, ALBERGHI, IMPIANTI SPORTIVI E INDUSTRIA. E CON LE NUOVE TECNOLOGIE AD ALTA EFFICIENZA LE PRESTAZIONI AUMENTANO DI MOLTO Anche se molti li confondono, e anche se apparentemente i pannelli si assomigliamo, solare termico e fotovoltaico sono due sistemi molto differenti tra loro. Se la funzione di un impianto fotovoltaico è quella di trasformare l energia solare in energia elettrica, il solare termico invece la trasforma in energia termica, utile per riscaldare l acqua per tutte le esigenze domestiche e industriali. E stato calcolato che un impianto solare termico correttamente dimensionato sia in grado di coprire il 50% dell intero fabbisogno di riscaldamento (per gli impianti domestici nelle stagioni più calde si arriva a coprire l intero fabbisogno di acqua calda). Si tratta quindi di un ottima soluzione sia per i privati sia per quelle strutture che utilizzano grandi quantità di acqua riscaldata come alberghi, impianti sportivi, piscine, lavanderie e molte strutture industriali. Anche la grande distribuzione è interessata a questa tecnologia, come dimostra il caso di Metro Cash & Carry che ha realizzato un impianto da mq sul tetto di un magazzino romano. COLLETTORE, FLUIDO, SERBATOIO L elemento principale di un sistema solare termico è il collettore solare (somigliante ai pannelli fotovoltaici) che riceve l energia dal sole e la trasmette a un fluido termovettore (in alcuni casi può anche essere l acqua stessa). Quest ultimo a sua volta cede il calore accumulato all acqua che si trova all interno di un serbatoio. Nei collettori di prima generazione si riesce a raggiungere temperature di circa 70 gradi in estate e circa 40 gradi in inverno. Negli ultimi anni però la ricerca tecnologica ha fatto passi da gigante con soluzioni che permettono di ridurre al minimo le perdite di energia solare per riflessione, con sensibili aumenti dell efficienza. Lo stato dell arte in questo momento è rappresentato dai pannelli solari sottovuoto che riescono a raggiungere anche temperature di 100 gradi. Pur avendo un +21% NEL 2008 SPACCATO DI UN COLLETTORE SOLARE ENERPOINT A CIRCOLAZIONE NATURALE Anche nel 2008 il solare termico ha messo a segno una buona crescita: la superficie di pannelli installati durante lo scorso anno è stimata in circa 400 mila mq, con una crescita del 21% rispetto ai 330 mila mq installati nel Analoga anche la crescita in termini di potenza installata: dai 230 MWth del 2007 si è passati a 280 MWth. Attualmente si calcola che il settore del solare termico generi un fatturato di 400 milioni di euro per circa 10 mila addetti.

3 costo superiore, questi pannelli garantiscono le migliori prestazioni, riuscendo a offrire alti valori di efficienza anche in caso di cielo coperto. CIRCOLAZIONE NATURALE E FORZATA Esistono due grandi famiglie di collettori solari: a circolazione naturale e a circolazione forzata. I più diffusi sono quelli a circolazione naturale, facilmente riconoscibili perché nella parte alta del pannello si trova il serbatoio di accumulo, un contenitore cilindrico disposto lungo il lato superiore del pannello. Questi prodotti sono i più economici dato che la circolazione del fluido avviene, appunto, in modo naturale senza dover ricorrere all ausilio di una pompa: il fluido riscaldato dal pannello tende a salire verso il serbatoio di accumulo dove cede il suo calore; una volta raffreddato tende a scendere e a ritornare all interno del collettore solare. L acqua riscaldata all interno del serbatoio entra direttamente nel circuito idraulico della casa oppure passa prima dalla caldaia per essere portata alla temperatura richiesta. Come dicevamo, si tratta di una soluzione economica, di più facile installazione e che richiede minore manutenzione. In compenso ha gli svantaggi di un impatto estetico non gradevole a causa del serbatoio e di una minore efficienza per la dispersione del calore dovuta al fatto che il serbatoio si trova all esterno. SCHEMA DI FUNZIONAMENTO DI UN IMPIANTO BASATO SU COLLETTORE A CIRCOLAZIONE FORZATA. IL FLUIDO TERMOVETTORE ENTRA NEL SERBATOIO DI ACCUMULO ATTRAVERSO UNA SERPENTINA. QUI AVVIENE IL PASSAGGIO DEL CALORE DAL LIQUIDO ALL ACQUA DEL SERBATOIO. SE L ACQUA NON È SUFFICIENTEMENTE CALDA, INTERVIENE A SUPPORTO LA CALDAIA Nei sistemi a circolazione forzata, invece, i pannelli solari non hanno alcune serbatoio esterno a diretto contatto con il collettore: una pompa di circolazione si occupa di inviare il fluido termoconvettore dal pannello al serbatoio di accumulo che può essere posizionato dove si vuole all interno dell edificio. In questo caso la dispersione di calore è minore, e la pompa assicura un circolazione più rapida del fluido all interno del circuito. Si tratta di impianti più costosi che necessitano anche di essere alimentati con energia elettrica, ma le prestazioni maggiori consentono di utilizzare questi sistemi anche per il riscaldamento degli ambienti, soprattutto se l edificio è dotato di un sistema di riscaldamento a bassa temperatura (ad esempio realizzato con i pannelli radianti sotto il pavimento). (1.continua)

4 Conoscere il solare termico Parte II SISTEMI A CIRCOLAZIONE NATURALE UNA SOLUZIONE CHE PERMETTE DI COPRIRE SINO AI DUE TERZI DEL FABBISOGNO DI ACQUA CALDA SANITARIA CON UN INVESTIMENTO CONTENUTO. ECCO COME FUNZIONA E QUANDO CONVIENE Quando si parla di solare termico, ci si riferisce a quei sistemi che hanno il compito di trasformare l energia solare in energia termica. Si tratta di tecnologie più semplici e meno costose rispetto al fotovoltaico (che invece ha il compito di trasformare l energia solare in energia elettrica), ma che comunque permettono di ottenere grandi vantaggi in termini di risparmio sulla bolletta energetica arrivando a coprire sino ai due terzi del fabbisogno di acqua calda sanitaria. Oggi il solare termico è disponibile sotto diverse forme, ma le più diffuse sono i collettori piani che visti da lontano assomigliano ai moduli fotovoltaici e che sono disponibili sia all interno di sistemi a circolazione naturale con serbatoio di accumulo esterno, sia con sistemi a circolazione forzata dove l unico elemento visibile dall esterno è il pannello stesso (mentre il serbatoio di accumulo è collocato all interno dell edificio). In questa seconda puntata dedicata al solare termico parleremo della prima categoria: i sistemi a circolazione naturale, particolarmente adatti a impianti domestici, piccoli alberghi, comunità, impianti sportivi, ristoranti, e in alcuni casi anche per il riscaldamento di piscine private. IL COLLETTORE I sistemi a circolazione naturale sono facilmente riconoscibili per la presenza del serbatoio di accumulo, di forma cilindrica, collocato in senso orizzontale sul lato superiore del pannello. Questi sistemi sono composti do pochi elementi: collettore o pannello solare, serbatoio di accumulo, valvole di sicurezza e sistemi di montaggio. L elemento centrale del collettore è la piastra assorbente (o assorbitore) di materiale metallico che riceve la radiazione solare e trasferisce il calore al fluido termovettore che scorre all interno della struttura tubolare (generalmente in rame). La piastra assorbente e la struttura tubolare sono coperte da diverse lastre di vetro ad alta trasparenza che hanno il compito di SCHEMA DI FUNZIONAMENTO DI UN IMPIANTO BASATO SU COLLETTORE A CIRCOLAZIONE NATURALE. IL FLUIDO TERMOVETTORE UNA VOLTA SCALDATO DAI RAGGI SOLARI SALE VERSO IL SERBATOIO DOVE CEDE IL CALORE ALL ACQUA CHE POI ENTRA NEL CIRCUITO IDRAULICO DIMENSIONI, PREZZO E PRESTAZIONI Quanto deve essere grande un impianto solare termico? Per avere qualche punto di riferimento cominciamo a dire che nel nord Italia per ogni persona c è bisogno di almeno 1 mq di collettore solare e un volume del serbatoio pari a litri. E quindi, ad esempio, una famiglia di 4 persone che abita a Milano o Verona avrebbe bisogno di pannelli per circa 5 mq con un serbatoio da litri. E il costo? Un impianto come quello appena descritto potrebbe avere un prezzo orientativo di /4.500 euro, e sarebbe in grado di coprire il 70% del fabbisogno annuo di acqua calda sanitaria. Per ottenere il massimo delle prestazioni è importante è che il pannello sia nella miglior posizione per raccogliere l energia solare: l ideale è un orientamento a sud (ma vanno bene anche sud-ovest e sud-est, con un leggero calo di efficienza) e un inclinazione di circa 30 gradi.

5 evitare le dispersioni di calore e di proteggere la piastra stessa. Occorrono quindi vetri temperati ad alta resistenza, in grado di sopportare anche robuste grandinate. Il tutto è collocato in una struttura di contenimento solitamente in alluminio anodizzato. I SELETTIVI RENDONO MEGLIO Per aumentare le prestazioni del collettore, sono disponibili modelli con assorbitori selettivi : in questi casi la superficie dell assorbitore viene trattata con rivestimenti sofisticati che riducono sensibilmente le perdite di calore per riflessione, abbassando la dispersione della radiazione termica dal 40-80% (a seconda delle condizioni) a un valore di circa il 15%. UNA SOLUZIONE PIU SEMPLICE La circolazione del fluido termovettore (una miscela di acqua e antigelo) è assicurata dal principio secondo cui un fluido caldo essendo più leggero tende a salire verso l alto, mentre un fluido freddo tende a scendere verso il basso. Così il fluido termovettore scaldandosi sale verso il serbatoio dove cede il suo calore all acqua fredda per poi rientrare nella parte bassa del collettore. Questo significa avere un impianto molto semplice che non necessita di pompa di circolazione, e che richiede E L IMPATTO ESTETICO? C è chi storce il naso di fronte ai sistemi termici a circolazione naturale per il fatto che hanno un impatto estetico poco gradevole a causa della presenza del serbatoio di accumulo. Per attenuare questo impatto, sempre più produttori offrono soluzioni con finiture capaci di mimetizzare l impianto grazie a colori che ricalcano quello delle tegole o della copertura. UN PRODOTTO DELL AZIENDA SUPER SOLAR REALIZZATO CON FINITURA COLOR COPPO CHE NE MIGLIORA L IMPATTO ESTETICO minore manutenzione. Si tratta insomma di una soluzione più economica,anche se la collocazione esterna del serbatoio di accumulo comporta una certa dispersione di calore (cosa che non avviene con i sistemi a circolazione forzata che però sono più costosi). Per ovvi motivi, quindi, una delle principali caratteristiche del serbatoio di accumulo deve essere l isolamento, in grado di limitare il più possibile le dispersioni di calore: il materiale isolante infatti arriva sino a 10 cm di spessore e oltre. SPACCATO DI UN SISTEMA SOLARE TERMICO A CIRCOLAZIONE NATURALE (IMMAGINE SUPER SOLAR)

6 DAL SERBATOIO AL RUBINETTO L acqua contenuta nel serbatoio, dopo essere stata riscaldata dal fluido termovettore, è pronta a scendere nel circuito idraulico dell abitazione ad una temperatura che può arrivare sino a 40 gradi in inverno e sino a 70 in estate. Temperature più alte possono essere ottenute con sistemi più performanti, ma anche più costosi, come i collettori sottovuoto (ne parleremo in futuro). L acqua riscaldata che esce dal serbatoio può essere inviata ad una caldaia dove viene portata (se fosse necessario) alla temperatura voluta oppure può essere immessa direttamente nel circuito idraulico. In quest ultimo caso l acqua deve aver già raggiunto la temperatura desiderata e quindi occorre che nel serbatoio sia presente una resistenza elettrica con relativo termostato. (2. Continua) UN PRODOTTO CORDIVARI CON SOSTEGNO, ADATTO PER COLLOCAZIONE SU SUPERFICI PIANE