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Abbiamo a disposizione più energia del fabbisogno energetico mondiale…basta coglierla!

L’energia solare che investe la Terra è stimata in 15.000 volte superiore al fabbisogno energetico mondiale, ed è una fonte inesauribile distribuita molto più uniformemente delle altre fonti energetiche che evita l’utilizzo delle risorse disponibili sulla Terra. Alla fine del 2012, tuttavia, la produzione lorda di energia solare è poco più del 20% del totale prodotto da impianti a fonti rinnovabili, consentendo quindi un margine di crescita notevolissimo.

Cos’è l’impianto solare termico? E’un sistema in grado di trasformare l’energia irradiata dal sole in energia termica, cioè calore utile per gli usi quotidiani quali, ad esempio, il riscaldamento dell’acqua sanitaria o il riscaldamento degli ambienti. Ma non solo. L’energia termina non ha emissioni inquinanti e comporta il risparmio economico per il mancato utilizzo di fonti energetiche tradizionali (energia elettrica o combustibili fossili).

Quali sono i vantaggi? Bastano pochi elementi per comprendere gli enormi vantaggi nell'utilizzo di questa tecnologia: assenza di qualsiasi tipo d’emissione inquinante; risparmio dei combustibili fossili; tecnologia consolidata e affidabile; costi competitivi; costi di manutenzione ridotti al minimo.

Impianto solare termicoCome è fatto un impianto solare termico standard? Gli impianti solari termici si distinguono in impianti a bassa temperatura (tra i 45° ed i 65°), utilizzati soprattutto in ambito residenziale per la produzione di acqua calda sanitaria, per il riscaldamento e per la climatizzazione, ed impianti a media e alta temperatura (tra i 100° ed i 250°), adatti ad applicazioni in processi industriali. Sono composti da diversi elementi dei quali i principali sono il collettore, che serve a captare la radiazione solare e trasformarla in energia termica, e il serbatoio per accumulare il calore generato. Completano l’impianto altri componenti, presenti o meno a seconda della tipologia d’installazione: la pompa solare, la centralina solare, il vaso di espansione, le valvole di sicurezza, ecc.

Essendo gli elementi principali, riteniamo utile fornire qualche dettaglio per il collettore ed il serbatoio.

Collettore

collettoreE’ il cuore dell’impianto. Il collettore solare (pannello solare) è una piastra captante che converte in calore l’energia solare che penetra al suo interno. L’energia viene poi trasferita sotto forma di energia termica al fluido che circola all’interno.

La caratteristica principale che identifica la qualità di un collettore solare è l’efficienza intesa come capacità di conversione dell’energia solare incidente in energia termica. Esistono tre principali tipologie di collettori solari: piani; sottovuoto; a concentrazione. I primi si possono suddividere in due ulteriori categorie, piani vetrati e piani scoperti, dei quali il primo è quello maggiormente diffuso. Negli articoli successivi è disponibile uno specifico approfomndimento. 

Serbatoio

L’altro elemento fondamentale di un impianto solare termico è rappresentato dal serbatoio, che ha lo scopo di immagazzinare il calore ceduto dai collettori e che può essere collocato in posizioni differenti in funzione del “circuito solare” scelto, cioè della tipologia di collegamento tra il collettore ed il serbatoio. Chiariamo le tipologie di impianto disponibili per capire la collocazione ideale del serbatoio.

Gli impianti possono essere a circolazione naturale o a circolazione forzata.

pannello-solare-circolazione-naturalePannelli solari a circolazione naturale. Tutti i sistemi a circolazione naturale si basano sul principio che il fluido del circuito primario, riscaldato dal sole diminuisce la propria densità, diventa più leggero e sale verso l’alto, provocando un movimento naturale del fluido medesimo. Per garantire la funzionalità del sistema è ovvio che il serbatoio dell’acqua calda sanitaria dovrà essere posizionato all’estremità superiore del pannello a breve distanza dal medesimo. E’ una soluzione impiantistica, interamente installata in esterno, semplice, compatta ed economica, adatta prevalentemente per piccoli impianti.

 

Impianto solare termicoPannelli solari a circolazione forzata. Negli impianti a circolazione forzata, il trasferimento di calore dal collettore al serbatoio è garantito da elettropompe di circolazione e da un sistema di regolazione elettronico per le gestione delle portate e delle temperature del fluido termovettore. Permette di svincolare completamente il posizionamento dei collettori dal serbatoio, garantendo una migliore integrazione architettonica e un migliore risultato estetico.

 

Circuito aperto e chiuso

Oltre alla circolazione del fluido, nella progettazione degli impianti solari termici occorre considerare un’altra caratteristica: il circuito di tipo aperto o chiuso, con la premessa che attualmente la quasi totalità è realizzata con un circuito chiuso. L’utilizzo della configurazione a circuito aperto, infatti, è limitato dai problemi di congelamento dell’acqua e dalla deposizione del calcare nelle tubazioni.

Impianti solari termici a circuito aperto. Nei primi il fluido caldo proveniente dal collettore è proprio la stessa acqua che arriva all’utenza.

Impianti solari termici a circuito chiuso. Negli impianti a circuito chiuso, invece, fluido caldo proveniente dal collettore cede il calore, attraverso uno scambiatore, all’acqua che arriva all’utenza tramite un circuito secondario.

 

Articoli


Per installare un impianto solare si deve scegliere la posizione più adatta per avere il miglio funzionamento nell’arco dell’anno e contestualmente la migliore posizione a salvaguardia dell’estetica. In fase di progettazione, sia per un’installazione singola ed a maggior ragione per sistemi complessi a più batterie, uno dei fattori da considerare maggiormente è, quindi, l’orientamento dei pannelli. Considerando solo i fattori astronomici, appare ovvio che l’orientamento ottimale è verso Sud poiché corrisponde alla massima esposizione nell’arco della giornata.

Collettori piani vetrati

I collettori piani vetrati sono la tipologia attualmente più diffusa, di costo medio e molto versatili, che utilizzano una tecnologia dall’ottima resa energetica. Gli elementi essenziali del collettore sono la piastra metallica assorbente, le tubazioni in cui scorre il fluido ed il vetro di copertura.

Benefici per l'ambiente

Sostituire o integrare i sistemi tradizionali per produrre acqua calda con i sistemi solari termici, comporta considerevoli riduzioni del consumo di combustibili fossili e delle emissioni inquinanti in atmosfera, in particolare di CO2.

Il solare termico, consente di:

  • sfruttare una fonte energetica gratuita ed inesauribile
  • tutelare l’ambiente grazie all’assenza di produzione di CO2, gas responsabile del surriscaldamento del pianeta
  • risparmiare i combustibili fossili sulla Terra

Riscaldamento dell'ambiente

Il riscaldamento solare degli ambienti rappresenta una grande potenzialità di sviluppo del solare termico in termini di integrazione al riscaldamento con sistemi a bassa temperatura (impianti a pavimento, a parete, …).- Questa tipologia di impianti, infatti, richiedono basse temperature di esercizio (con acqua calda attorno ai 30° C si può ottenere il riscaldamento dell’ambiente a 20° C.) ed hanno minori dispersioni termiche.

I sistemi solari per l’integrazione del riscaldamento vengono generalmente progettati per coprire fino al 40% dei bisogni di riscaldamento ambiente annuali di una casa. Sistemi che producano energie superiori sono meno convenienti in quanto la potenza extra resterebbe inattiva nei giorni meno freddi.

Il calore che non viene fornito dal sistema solare può essere prodotto da un sistema ausiliario tradizionale, per esempio una caldaia convenzionale.

L’integrazione con sistemi tradizionali che utilizzano radiatori in ghisa o alluminio risulta meno convenienti in quanto la temperatura di esercizio si aggira intorno agli 80-85° C.

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