Pannelli Solari Termici o Fotovoltaici Quali sono le differenze?

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1 Pannelli Solari Termici o Fotovoltaici Quali sono le differenze? a cura di Marco Dal Prà Rev. 7 Giugno Pag 1 di 14

2 Ogni giorno il sole ci fornisce tantissima energia, a livello del mare arriva a portarci fino a 1000 watt per ogni metro quadrato. Questa energia grazie alle tecnologie odierne può essere trasformata in energia utile per la nostra casa, ma ovviamente non possiamo trasformarla a nostro piacimento : possiamo trasformarla ma solo entro i limiti che ci consente la tecnologia. E' vero che per utilizzare l'energia solare sono necessari dei Pannelli da installare sul nostro tetto, ma i pannelli non sono tutti uguali : ci sono pannelli che trasformano i raggi solari in calore oppure ci sono pannelli che trasformano i raggi solari in elettricità. Si tratta di impianti e tecnologie completamente differenti. Proprio per questo motivo il termine Pannello Solare sarebbe da evitare perché generico e fonte di confusione. Questo breve scritto non è uno scontro tra tecnologie, né vuole propendere per uno o per un'altro sistema, ma al contrario serve per mettere in chiaro due mondi che talvolta convivono sopra lo stesso tetto. Pag 2 di 14

3 Due grandi famiglie I sistemi che trasformano l'energia solare in energia utile per gli impianti di casa sono essenzialmente due : 1. L'Impianto Solare Termico, un impianto di tipo idraulico che permette di riscaldare l'acqua con cui ci facciamo la doccia; viene detto termico proprio in virtù del fatto che si occupa del calore del sole; Il suo scopo è quello di farci risparmiare sulla bolletta del combustibile (gas, gasolio o GPL) visto che l'energia solare è gratuita ed è facilmente trasformabile in calore. 2. L'Impianto Fotovoltaico, un impianto elettrico che permette di trasformare la luce del sole in elettricità; il termine fotovoltaico infatti, mette assieme il termine foto (che dal greco significa luce) con la parola voltaico, cioè relativo all'elettricità (che deriva dal cognome di Alessandro Volta, l'inventore della pila elettrica). Il suo scopo è quello di produrci quota parte dell'energia elettrica che ci serve per far funzionare i nostri elettrodomestici. Pag 3 di 14

4 Vediamo in breve come funzionano e da cosa sono composti questi impianti. Vedremo anche, molto brevemente, come fare una stima di massima sulla dimensione di questi impianti in modo siano congrui con la nostra abitazione. Impianto Solare Termico L'impianto solare termico è un impianto idraulico composto principalmente da due componenti : i collettori solari e il serbatoio di accumulo. I Collettori Solari sono dei pannelli, solitamente di 1 metro x 2, che vengono posti sul tetto o comunque in luoghi irraggiati dal sole. Al loro interno ci sono dei tubi nei quali circola acqua o altri fluidi che poi vengono convogliati in un serbatoio dove si accumula l'acqua potabile riscaldata, destinata poi all'uso domestico-sanitario. Per quanto riguarda i collettori, esistono diverse tecnologie : in quella tradizionale il pannello è costituito da un vetro, uno sfondo nero coibentato ed un tubo di rame nel quale circa acqua, oppure vi sono i collettori costituiti da tubi sottovuoto nei quali un fluido evapora portando il calore all'acqua in modo indiretto. La scelta è a libertà dell'utente. Pag 4 di 14

5 Collettore Solare Termico Emmeti Per quanto riguarda il serbatoio, la scelta dipende dagli spazi che si hanno a disposizione in casa. Può essere installato in modo orizzontale sul tetto, previa verifica che il tetto sia adeguato per sopportarne il peso ; in questo caso la circolazione dell'acqua tra i collettori e il serbatoio avviene in modo naturale, ma c'è lo svantaggio che il serbatoio d'inverno è esposto al freddo. Oppure il serbatoio viene installato all'interno dell'abitazione, in posizione verticale, ma per far circolare l'acqua sarà necessaria una pompa; c'è lo svantaggio che la pompa consuma elettricità ma, per contro, il serbatoio all'interno disperderà meno il calore accumulato. Pag 5 di 14

6 Se si opta per un impianto con il serbatoio all'interno, è preferibile usare sistemi dotati della funzione di svuotamento automatico, un meccanismo che fa scaricare tutta l'acqua nel serbatoio quando i collettori non vengono utilizzati; ad esempio d'inverno quando la temperatura si avvicina allo zero (quindi per evitare il congelamento) oppure d'estate se c'è poco utilizzo dell'acqua calda (quindi per evitare l'ebollizione dell'acqua). I sistemi senza svuotamento automatico del circuito sono più semplici da realizzare (ad esempio non si devono rispettare le pendenze durante l'installazione dei tubi), ma devono essere riempiti di acqua glicolata, cioè acqua mescolata con un liquido antigelo, un liquido non pericoloso ma inquinante, tanto che per il suo ricambio si dovrebbe provvedere allo smaltimento (con tutti i costi che ne conseguono!!). L'acqua glicolata, inoltre, ha una trasmissione del calore inferiore all'acqua normale, per cui il suo uso peggiora la resa dell'impianto. In linea generale l'impianto solare termico è un sistema piuttosto semplice e economico; la tecnologia è collaudata e il risultato è garantito. Inoltre rientra tra gli interventi detraibili fiscalmente al 65% perché finalizzato al risparmio energetico. Pag 6 di 14

7 Come si decide la dimensione di un impianto solare termico? Per calcolare correttamente la consistenza di un impianto solare termico (il numero di collettori e il serbatoio), è necessario sapere quante persone abitano nell'abitazione e cioè quanti sono coloro che useranno l'acqua calda. Solitamente ogni pannello/collettore, riesce a soddisfare il fabbisogno di 2 persone, mentre il serbatoio viene dimensionato considerando circa 150 litri per ogni collettore. Sono comunque numeri di larga massima che vanno commisurati alla tecnologia scelta. Pag 7 di 14

8 Impianto Fotovoltaico L'impianto fotovoltaico è un impianto elettrico composto principalmente da due componenti : i Moduli Fotovoltaici e l'inverter. I Moduli Fotovoltaici sono dei pannelli in vetro, tipicamente 1 metro x 1,60, entro i quali sono posizionate celle di silicio che convertono direttamente la radiazione solare in elettricità, o meglio in corrente continua. In pratica un modulo fotovoltaico è un'enorme fotocellula! Modulo Fotovoltaico Sunpower Tipicamente un modulo fotovoltaico ha una potenza di 250Wp, ma vi sono anche altre taglie. La p minuscola deve essere letta come picco, cioè valore massimo. La potenza di targa di un modulo, infatti, viene erogata solo in precise condizioni : sole con un Pag 8 di 14

9 irraggiamento di 1000 watt al metro quadrato, luce perpendicolare al vetro e temperatura atmosferica di circa 20 C; con altre condizioni pertanto si hanno prestazioni inferiori. Per dirla tutta aggiungo il dato del rendimento : il moduli fotovoltaico standard riesce a convertirne in elettricità solo il 15% della radiazione solare, il 18% se si opta per moduli particolari e più costosi; non è un rendimento proprio eccezionale, ma queste sono le rese che offre l'attuale tecnologia, che comunque è fonte di competizione tra i costruttori di celle al silicio. Un ulteriore componente indispensabile all'impianto è l'inverter, detto anche convertitore statico, un dispositivo elettronico che adatta l'energia elettrica erogata dai moduli, circa 400 Volt in corrente continua, in corrente alternata a 230 Volt, cioè quella dell'impianto di casa. Pag 9 di 14

10 Inverter SMA SunnyBoy Una ulteriore sfida tra i costruttori è quella sul rendimento degli inverter, che introduce sull'impianto delle perdite dovute alla dissipazione di calore dei componenti elettronici che ha al suo interno. E' un dato solitamente inferiore al 3%, pertanto possiamo ritenerlo più che accettabile se non anche trascurabile, ma è comunque un dato da controllare prima dell'acquisto! L'inverter naturalmente dovrà avere la potenza di targa sufficiente a coprire la potenza complessiva dell'impianto fotovoltaico, ad esempio 3 kw se nel nostro tetto sono stati installati 12 moduli da 250Wp. Pag 10 di 14

11 Come si decide la dimensione di un impianto fotovoltaico? Se vi state ponendo la domanda Quanti moduli devo installare?, diciamo che avete essenzialmente due possibilità : o vi limitate in base al budget che avete a disposizione, oppure optate per un calcolo con il quale individuare quale impianto è più adatto ai vostri consumi. Prima di tutto pendete una vostra bolletta elettrica e cercate se è indicato il vostro consumo annuo in kwh (chilowattora). Ora, se abitate al Nord Italia, dividete il dato del consumo per 1100 : otterrete la potenza consigliabile per l'impianto fotovoltaico. Ad esempio se il consumo vostro è 4000 kwh/anno, risulterà idoneo un impianto di almeno 3,6 kwp. Naturalmente questo valore va perfezionato in base al tipo di moduli in commercio, e in base all'estetica che si vorrà dare all'impianto sul tetto. Proseguendo con il caso dell'esempio, si potrebbero installare 16 moduli da 250Wp, ottenendo un impianto da 4 kwp, oppure 15, ottenendo 3,75kW. Pag 11 di 14

12 Dato che le ore di sole cambiano con la latitudine e in particolar modo aumentano man mano che ci si sposta verso l'equatore, dovete adeguare il divisore a seconda del luogo dove state installando l'impianto fotovoltaico : ad esempio se abitate all'altezza di Firenze dovete dividere per 1300, mentre a Roma per 1400, mentre più a sud dividere per Attenzione che questi sono criteri di larga massima; per vedere la produttività reale di un impianto è necessario usare un opportuno software, oppure usare il portale di calcolo gratuito PVGIS che mette a disposizione la Commissione Europea. Pag 12 di 14

13 L'angolo della domanda Potenza - Energia Che differenza c'è tra kw (chilowatt) e kwh (chilowattora)???? Il primo è Potenza mentre il secondo è Energia. Il chilowatt è una misura di Potenza ed indica la potenzialità di un motore, di un impianto, di un elettrodomestico, ecc.. La Potenza a sua volta può essere di Targa o Nominale (ad esempio del motore di una macchina o di una stufetta) che corrisponde con la potenza massima, oppure può essere la Potenza Istantanea, che è quella misurata in un determinato istante (ad esempio la lavatrice in questo momento consuma 2kW). I cavalli vapore o CV, possono essere ricalcolati in kw semplicemente moltiplicandoli per 0,735. I chilowattora, invece, sono una misura di Energia, e solitamente corrispondono a quanto combustibile è stato consumato per fare un certo lavoro. Le KiloCalorie possono essere epresse in kwh semplicemente dividendole per 1,16 Pag 13 di 14

14 L'angolo dell'esempio Potenza - Energia Se una caldaia da 25kW viene utilizzata per 1 ora alla massima potenza, consumerà tanto gasolio o gas quanto necessario per sprigionare 25kWh. Dipenderà dal potere calorico del combustibile. Invece... se una Ferrari con un motore da di 500kW venisse usata per un'ora nel traffico cittadino, difficilmente consumerà 500 kwh, perchè si dovrebbe usare sempre alla massima potenza (e velocità!!!), cosa assai improbabile. Se mi volete suggerire argomenti di futuri articoli, oppure se volete segnalarmi errori o imprecisioni potete inviare una Mail al seguente indirizzo. P.S. : per esigenze di tempo non mi è possibile rispondere a tutte le mail che ricevo. Pag 14 di 14