Solare termico

La risorsa: irraggiamento solare

Come per il fotovoltaico la risorsa che genera questa energia rinnovabile è il sole e il suo irraggiamento. A differenza di quest’ultimo però, potendo scegliere l’inclinazione del pannello si può massimizzare il rendimento del sistema per i mesi invernali (ossia quando l’acqua calda è più necessaria) andando a inclinarli maggiormente (anche oltre i 40 gradi) rispetto all’asse orizzontale. Lo studio della risorsa risulta per il resto essere analogo a quello per il solare FV mentre lo studio dell’impianto e della sua configurazione rispetto a esigenze personali e assetti risulta centrale.

La tecnologia: pannelli solari termici

I pannelli solari termici sono costituiti da una superficie caratterizzata da elevata trasmittanza alla luce e da un altrettanto elevato valore di assorbanza termica, questi due termini sono responsabili dell’alto rendimento del pannello. La sua trasmittanza termica (che dipende dall’isolamento) è responsabile della maggior parte delle perdite convettive (80%) che fanno scendere il rendimento ai livelli noti ossia compresi fra lo 0,7 e lo 0,8 comunque altissimi anche per un sistema termodinamico statico. Poiché noi di Energy Hunters vogliamo essere all’avanguardia della tecnica e ottimizzare i sistemi parleremo in questa prima parte esclusivamente di componenti competitivi per questo tipo di impianto, ossia di pannelli solari termici a tubi sottovuoto dove la sottopressione creata all’interno dei tubi captanti funge da isolante e contribuisce ad abbattere il termine lesivo al rendimento che è la trasmittanza termica di cui sopra. Vediamo quindi la figura sottostante con un esempio pratico di come si ripartisce la catena dei rendimenti in un impianto solare termico e dove quindi si può agire per migliorarne al massimo le prestazioni rispetto alla risorsa usufruibile (che in questo caso è l’irraggiamento).

Come si è visto dal grafico precedente l’efficienza di un impianto solare termico è principalmente determinata dall’efficienza dei suoi collettori. In quest’ottica bisogna ricordare che il decadimento delle prestazioni di un pannello è influenzata da numerosi parametri, i principali sono però l’irraggiamento solare che esso “vede” (dovuto ad annuvolamenti e cambiamenti stagionali) e dalla differenza di temperatura fra il fluido circolante nel pannello e l’esterno. Considerando quindi che un’aliquota di perdita del 20% per perdite ottiche con le attuali tecnologie è ad oggi inevitabile il rendimento massimo di pannelli sottovuoto di ultimissima generazione può essere individuato intorno al 75%. Nella figura seguente l’andamento del rendimento di un pannello sottovuoto è graficata rispetto ai parametri principali che ne influenzano l’andamento. Dal grafico si può quindi notare che:

• Il rendimento aumenta quando si va a lavorare con impianti dove l’acqua per il riscaldamento è utilizzata a bassa temperatura (come nei riscaldamenti a pavimento).
• La diminuzione di rendimento a causa di nuvolosità e in generale di basso irraggiamento è più attenuata laddove si lavori con impianti di riscaldamento a bassa temperatura.
• Il rendimento aumenta sempre quando si ha un corretto orientamento dei pannelli tale da limitare le perdite di irraggiamento su di esso.

Da queste e da altre considerazioni tecniche si deduce che un impianto che lavora a bassa temperatura è ideale a livello tecnologico per essere abbinato ai pannelli solari termici poiché esso riesce a sfruttarne tutti i vantaggi al meglio. Noi di Energy Hunters oltre a calcolare sul campo il reale irraggiamento che il terreno possiede nel nostro report calcoliamo anche i parametri attraverso i quali è possibile ottimizzare lo sfruttamento di questa sicura, semplice ed economica fonte di energia. A completamento di quanto detto ecco un semplice esempio economico di redditività d’impianto e dei tempi medi di ritorno dell’investimento. È bene però sottolineare che, a differenza di altre tecnologie il conto economico per un impianto solare termico è molto poco valutabile data la variabilità dei fattori che incidono su di esso come per esempio:

• La qualità dell’involucro edilizio dell’abitazione da riscaldare
• L’inclinazione dei pannelli e quindi il loro irraggiamento equivalente (molto influente)
• La tipologia di impianto di riscaldamento (in particolare la sua temperatura di funzionamento)

Per questi difficili motivi l’esemplificazione risulta difficile e non può prescindere da una valutazione puntuale delle richieste e delle risorse di ogni singolo caso. A titolo generale di seguito vengono presentati due esempi di dimensionamento di un impianto solare per produzione di acqua calda sanitaria, uno per una città del nord (Torino) e uno per una città del sud (Palermo). Si è preso come modello un’abitazione di superficie 100 m2 con 5 abitanti.