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Acqua calda dal sole, è conveniente?

collettore solare intro

di Patrizia Marani

Un impianto solare termico è un sistema in grado di trasformare l'energia solare in energia termica. Il calore può essere utilizzato per riscaldare l'acqua o gli ambienti. Questa tecnologia, sulla spinta del bisogno di risparmio energetico, è ormai da tempo in forte ascesa.

L'elemento primario di un impianto solare termico è il collettore o pannello solare che funziona sulla base del semplice principio che ogni superficie esposta alla radiazione solare si riscalda. La trasformazione della radiazione solare in energia termica è, infatti, un fenomeno spontaneo e quotidianamente verificabile che il collettore solare ottimizza catturando, a parità di radiazione solare, il massimo calore possibile. Il processo termodinamico alla base di questa tecnologia consiste nella trasmissione del calore da un corpo caldo, il sole, ad uno freddo, il fluido che scorre all'interno del pannello solare, generalmente acqua.

SchemaImpiantoSolareTermico-Full

Vi è una piastra captante che, grazie alle ottime capacità di conduzione di calore del materiale in cui è realizzata (rame, alluminio o acciaio),'cattura" la luce solare riscaldando l'aria o l'acqua presente all'interno del collettore. La capacità di captazione della piastra è esaltata da uno strato di vernice scura speciale applicato sul lato esposto alla luce solare e da una specie di effetto-serra artificialmente prodotto grazie ad una copertura trasparente – sovente in vetro - posta davanti alla piastra stessa (ne sono muniti gli impianti più complessi e costosi che, al contrario di quelli 'scoperti', consentono estrazione di calore per tutto l'anno). Il "coperchio" di vetro si opacizza con il calore emesso dalla piastra, intrappolando i raggi solari e accumulando calore che, a sua volta, viene assorbito dal collettore e da questi ceduto all'acqua.

La piastra captante, infatti, è dotata di una serie di canalizzazioni entro cui scorre un fluido termovettore (acqua miscelata ad antigelo) il quale trasporta il calore captato verso il serbatoio di accumulo, sulla spinta di una elettropompa. Quest'ultima è attivata dalla centralina unicamente quando la temperatura dell'acqua all'interno del collettore è superiore a quella raccolta nel serbatoio, garantendo in tal modo di non dissipare l'energia accumulata in caso di assenza di soleggiamento. Per eliminare le dispersioni di calore nelle parti laterali e quella retrostante, il collettore viene isolato con uno strato di materiale coibente.

I serbatoi di accumulo sono collegati sia al collettore solare attraverso una serpentina collocata in basso, sia ad una caldaia tramite un'altra serpentina posizionata in alto. Nel caso in cui l'impianto solare non riesca a far salire l'acqua a circa 40°, il calore fornito dalla caldaia attraverso la serpentina (sistema ausiliario) garantisce la giusta integrazione.

Intermittenza e fluttuazione: che fare la notte o quando è nuvolo?

Affinché l'impianto solare produca energia in modo soddisfacente non deve mancare la materia prima, i raggi solari. Foschia, nuvole, pioggia ne tagliano il rifornimento, che di notte cessa completamente. Come superare tale impasse?
La continuità della fornitura di energia è garantito da due componenti: il serbatoio di accumulo ed il riscaldatore ausiliario. Il serbatoio di accumulo permette d'immagazzinare del calore nei momenti di abbondanza solare e di utilizzare l'acqua calda quando il circuito solare rimane a secco. Nei casi di protratta mancanza di sole, la caldaia collegata con la serpentina funge da riscaldatore ausiliario, integrando la giusta quantità di calore.

Impianto solare termico, conviene?

Una giornata uggiosa non riesce, tuttavia, mai ad occultare completamente la luce del sole perché dovrebbe impedire al giorno di essere tale. Ciò fa sì che vi sia un apporto di calore continuo da parte dei collettori che, anche se non sufficiente a riscaldare l'acqua alla temperatura necessaria, la preriscalda, generando lo stesso un risparmio.

Gli impianti, inoltre, hanno ormai raggiunto la maturità tecnologica e sono ampiamente diffusi, paradossalmente proprio nel nord Europa. I collettori sono in grado di coprire il fabbisogno energetico pressoché totalmente durante i mesi estivi quando il sole brilla a pieno regime, ma continuano altresì ad apportare energia utile nella restante parte dell'anno, proporzionalmente alla presenza di luce solare.

POSIZIONE IDEALE  L'impianto va installato su una superficie, generalmente la copertura di un edificio, con un'inclinazione ottimale di 30° ed esposta a sud, sulla quale non si proiettino ombre di altri edifici o alberi. Orientamenti minimamente penalizzanti sono quelli da sud-est a sud-ovest.

QUANTA ENERGIA RENDE UN COLLETTORE SOLARE? Quanto più ci si avvicina alla situazione ottimale di posizionamento sopra esposta, tanto più l'impianto rende. L'efficienza di trasformazione in calore dell'energia solare è assai elevato, circa il 50%. Considerando un valore medio di insolazione annua di 1.318 kWh/m2 ed un coefficiente correttivo pari a 1,13, un metro quadro di impianto solare è in grado di produrre annualmente 745 kWh di energia termica utile. I collettori solari a tubi sotto vuoto hanno una resa superiore almeno del 25% rispetto a quelli piani.

I collettori solari sono particolarmente convenienti per i condomini e gli edifici pubblici, se dotati di un impianto centralizzato per la produzione di acqua calda, dato che i costi di alcuni componenti - ad esempio la centralina, il serbatoio e la rete di tubazioni - non sono proporzionali alla superficie captante installata.

Per uso residenziale, ipotizzando un consumo medio di acqua calda per persona di circa 50 litri/giorno e una situazione con disposizione corretta dei collettori solari - orientamento SUD, inclinazione 30°, senza elementi che oscurino la luce solare - si può prevedere l'installazione di una superficie captante utile pari a 1 mq per persona. Un impianto solare di una famiglia di 4 persone dovrà, pertanto, avere una superficie di circa 4 mq, risultante in una copertura totale di circa il 60% del fabbisogno annuo di energia.

MANUTENZIONE L'accesso all'impianto non deve essere difficoltosa per permettere la pulizia delle superfici trasparenti e il controllo della presenza dell'antigelo almeno una volta all'anno. Le spese di manutenzione sono nell'ordine dei 70-100 € l'anno.

COSTI  Quanto costa e qual è il ritorno economico dell'investimento derivante dall'adozione di un impianto solare termico? Controllare bene la spesa degli ultimi mesi delle bollette dell'energia elettrica e del gas metano per poter quantificare esattamente il proprio fabbisogno d'acqua calda ed il risparmio conseguibile con l'installazione dei pannelli solari.
Chiedere il preventivo di spesa, comprensivo del costo dell'installazione, a più di un'impresa qualificata del settore privilegiando la semplicità impiantistica e un facile accesso per la manutenzione, da effettuare - negli impianti di piccole dimensioni – personalmente, al fine di abbattere i costi.

Volendo avere un'idea generale dei costi, questi dipendono dalla tecnologia utilizzata (capacità serbatoio di accumulo per l'acqua calda, potenza e tipo di caldaia, collettori a tubi sottovuoto – più cari - o collettori piani) e dalla dimensione dell'impianto (superficie installata e/o numero pannelli solari).

Riprendiamo l'esempio di una famiglia di 4 persone con un consumo medio stimato di 200-250 litri d'acqua calda al giorno che corrisponde ad un consumo di energia di 3.000 kWh e ad una spesa elettrica di più di 520 € per anno (caldaia a gas: ca. 400 €).

Un impianto per 3-4 persone di massima qualità costa circa 4000 €. A tale cifra vanno aggiunte le spese d'installazione, trasporto e integrazione con la propria caldaia, in genere nell'ordine fra i 2.000 e i 4.000 €, in dipendenza delle difficoltà di montaggio.

L'incremento per l'integrazione con il sistema in uso viene risparmiato se il collettore è previsto già in fase di progettazione per un'abitazione nuova. In tal caso, il costo totale è di 6-8.000 €, montaggio incluso.

Ricordiamo che a tali costi vanno detratte le eventuali agevolazioni fiscali in base alla normativa del momento....che possono comportare anche un risparmio superiore al 50%. Per individuarle, consultare la Guida dell'Agenzia delle Entrate e cercare sul sito della vostra Regione l'esistenza di eventuali incentivi regionali.

Se la nostra famiglia installa un collettore solare e coprirà con esso mediamente il 60% del suo fabbisogno di acqua calda, il risparmio effettivo ottenuto sarà di circa 312 € all'anno, con un possibile ammortamento dell'investimento in circa 10 anni.

Un impianto solare termico perfettamente installato e ben manutenzionato può durare sino a 30 anni. Al risparmio personale, va aggiunto il risparmio d'emissioni di CO2 nell'ambiente.

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