Pannelli solari Termici

Introduzione Pannello solare termico

Che cosa sono i pannelli solari? E' bene fare subito una distinzione onde evitare di fare confusione; esistono due tipologie di pannelli solari: i pannelli solari fotovoltaici e i pannelli solari termici. I primi servono a trasformare l'energia del sole direttamente in energia elettrica, mentre i secondi utilizzano l'energia solare per il riscaldamento dell'acqua a uso domestico.

I pannelli solari non vanno a sostituire la nostra caldaia a metano o lo scaldabagno ma possiamo dire che sono ad essi complementari per il fabbisogno di acqua calda domestica. Chi decide di installare i pannelli solari deve quindi garantirsi la possibilità di avere acqua calda in ogni momento tramite caldaia a gas o scaldabagno.

I pannelli solari sfruttano il calore del sole per riscaldare l'acqua fino a 70° nella stagione estiva, permettendo così un calo tangibile della bolletta elettrica o del gas.

Grazie alla buona insolazione che l'Italia ha rispetto ad altri paesi del nord Europa, è stato calcolato che se nella nostra nazione fosse installato un buon numero di pannelli solari, il consumo di metano si abbasserebbe di circa 160 milioni di mq.

Pannello Solare Termico

Tipologie di pannelli solari termici

I pannelli solari si possono dividere in tre principali tipologie costruttive:

- Pannelli vetrati

- Pannelli sottovuoto

- Pannelli scoperti

I pannelli solari vetrati sono dotati di una struttura isolante attorno ai collettori che limita le dispersioni di calore ed hanno un buon rendimento anche nelle stagioni meno favorevoli; il loro funzionamento ottimale và da Marzo fino ad Ottobre

I pannelli solari sottovuoto sono in grado di garantire un buon apporto di calore anche in basse condizioni di irraggiamento solare o basse temperature esterne. Hanno una durata notevole e sono facili da applicare sui tetti. Sono i più sofisticati e costosi, adatti ad essere installati in zone residenziali per il loro aspetto gradevole.

I pannelli solari scoperti sono, come dice la parola, privi di vetri, per cui l'acqua passa direttamente nei tubi del pannello dove viene riscaldata dai raggi solari; il limite di questi collettori è che, non avendo nessun tipo di isolamento, hanno bisogno di una temperatura ambiente di almeno 20°, e la temperatura massima dell'acqua arriva a circa 40°

Pannello solare Termico: Come Funziona

Il pannello solare serve a catturare l'energia che giunge dal Sole sulla Terra e ad utilizzarla per produrre acqua calda ad una temperatura che può raggiungere anche 60 -70°C.

L'insolazione dipende dalla nuvolosità e dall'orientamento del pannello rispetto al sole e un pannello riceve più energia solare quando è orientato direttamente verso il sole. Si potrebbe pensare alla possibilità di dotare i pannelli di sistemi ad inseguimento della traiettoria apparente del sole ma, sebbene sia tecnicamente possibile, non è una soluzione valida dal punto di vista economico: il costo dei sistemi di inseguimento e la loro manutenzione non ripagano il beneficio da essi prodotto. Il pannello fisso fornisce la migliore resa se orientato a sud ed è inclinato 10 gradi in meno rispetto alla latitudine del luogo se deve produrre acqua calda, 10 gradi in più se serve per il riscaldamento. L'Italia è un paese con un buon livello di irraggiamento, pari mediamente a 5-6 kwh/mq/giorno, vale a dire che in concreto l'energia solare disponibile su 4mq di pannelli solari è in grado di soddisfare il 70% circa del fabbisogno di acqua calda di una famiglia di 4 persone durante tutto l'anno.

L'acqua calda prodotta, accumulata in un apposito serbatoio, potrà essere utilizzata per gli usi sanitari di casa, come pure per riscaldare le piscine o servire le esigenze di alberghi, scuole, camping, impianti di balneazione, ecc.

In esso si distinguono le seguenti parti:

• il pannello solare vero e proprio che permette di trasformare la luce solare in calore;

• il serbatoio di accumulo dell'acqua calda (detto anche boiler o accumulatore).

Il tipo di pannelo più usato

Come abbiamo visto prima I pannelli solari possono essere raggruppati in alcune tipologie principali: scoperti (senza vetro), vetrati (o piani) e sottovuoto (o con tubo evacuato).

Il pannello solare più utilizzato è quello vetrato che risulta essere così composto. Un assorbitore della luce solare, costituito da una lastra simile ad un radiatore (che può essere in acciaio o in rame), all'interno della quale è inserito un fascio di tubi in cui scorre il liquido del circuito primario destinato ad essere riscaldato. Tale fluido è normalmente acqua addizionata con antigelo in modo da resistere al freddo invernale senza congelarsi. Una lastra di vetro trasparente, posta superiormente all'assorbitore, che permette il passaggio dei raggi solari. L'assorbitore, scaldandosi, emette energia sotto forma di radiazione infrarossa: ma il vetro, nei confronti di queste radiazioni, attenua la dispersione all’esterno perché è opaco (effetto serra). Nella parte sottostante del pannello è inserito un isolante termico (in fibra di vetro o in poliuretano espanso privo di CFC) che riduce le dispersioni di calore. Il pannello è chiuso posteriormente da una scocca, spesso realizzata in lamiera. Il tutto (vetro, assorbitore e fascio tubiero, isolante termico e scocca posteriore) è tenuto assieme da uno chassis che assembla le parti e conferisce al pannello robustezza e stabilità. Il serbatoio di accumulo dell'acqua contiene al suo interno uno scambiatore di calore ad intercapedine nel quale circola il liquido del circuito primario che, cedendo il calore ricevuto dal sole, riscalda l'acqua contenuta nel serbatoio. Quindi nel serbatoio (che è coibentato al fine di conservare il calore) si trovano due circuiti idraulici separati: quello primario del pannello, in cui circola il liquido riscaldato dal sole e quello secondario in cui circola acqua sanitaria e che é collegato all'impianto idraulico di casa. La dimensione ottimale dell'accumulatore consente di soddisfare al meglio le esigenze suddette e dipende dalle condizioni climatiche, dal tipo di richiesta dell'energia e da condizioni di carattere economico. Se si tengono presenti sia gli aspetti tecnici che economici il campo dei valori ottimali è generalmente compreso tra i 50 e i 100 lt per mq di area captante. Oltre al dimensionamento, l'isolamento del boiler costituisce un fattore importante nel buon funzionamento del sistema in quanto, riducendo l'energia dispersa, aumenta quella disponibile all'utenza. E' importante perciò tener conto del grado di isolamento dei bollitori, soprattutto se sono esterni come succede negli impianti a circolazione naturale.

Vantaggi e svantaggi del Pannello Solare Termico

Ma passiamo alle considerazioni in termini di vantaggi economici e per l'ambiente. Nel nostro paese, generalmente, la spesa dei pannelli solari termici può rappresentare un buon investimento a medio termine. Questa affermazione arriva dalla considerazione del fatto che la spesa effettuata può essere ammortizzata in un arco di tempo che va dai 3 ai 6 anni, e la vita media di un impianto di questo tipo varia all'incirca dai 15 ai 20 anni. Questi dati variano ovviamente a seconda dell'ubicazione e dell'utilizzo dell'impianto, nonché possono essere notevolmente influenzate dalla presenza eventuale di sgravi fiscali, finanziamenti o da altre agevolazioni.
Altri benefici che possiamo trarre dell'istallazione di questi pannelli solari sono i bassi oneri di realizzazione e di smaltimento e l'alto rendimento termico che deriva dal loro impiego.
Tutti i vantaggi che vanno a favore della natura, poi, tornano, più o meno direttamente, a rispecchiarsi nella nostra vita quotidiana; per esempio, la mancata immissione nell'ambiente di CO2, di ossido di zolfo, di azoto, di pm10 ed anche di calore; la produzione di calore compatibile con l'ambiente, l'indipendenza energetica e la minore necessità di infrastrutture che si occupino del trasporto dell'energia

Gli svantaggi posso essere : il costo medio/alto dell’impianto che può variare dal tipo di pannello solare termico, alla quantità di pannelli che si vogliono installare. Poichè le regioni del Sud sono generalmente più soleggiate, la resa degli impianti fotovoltaici nell'italia meridionale è mediamente superiore dal 20% al 50% rispetto al rendimento di installazioni posizionate nell'italia del Nord. Quindi è fortemente consigliato nelle regioni del Sud. Questo può essere uno svantaggio per gli abitanti del nord Italia che decidono di installarne uno.

Pannelli Solari Termici Dimensionamento

Una delle domande più ricorrenti tra coloro che intendono installare un impianto con pannelli solari termici riguarda il dimensionamento. Ovvero: quanto dovranno essere grandi i moduli dei pannelli solari per le esigenze delle abitazione? Cerchiamo di rispondere partendo prima da una domanda, si tratta soltanto di produzione di acqua calda per uso sanitario, oppure i pannelli verranno utilizzati anche per il riscaldamento della casa?

Nel primo caso la risposta è più semplice. In maniera generale e semplicistica ci vogliono circa 1,5 mq per persona. Una famiglia di quattro componenti per essere tranquilli e non rimanere senza acqua calda anche in caso di docce prolungate quindi necessita di un dimensionamento dell’ impianto di circa 6 metri quadri e serbatoio minimo da 300 litri; ovviamente parliamo di un esposizione dei pannelli a sud, sud-est con un’inclinazione di 30 gradi. Se non ci dovessero essere queste due ultime condizioni, il dimensionamento deve essere rivisto in eccesso. Come deve essere rivisto se si usa molto spesso lavatrice e lavastoviglie. In quest’ultimo caso il consumo di acqua calda aumenta in maniera esponenziale ed in maniera proporzionale va aumentata la superficie dei pannelli solari e anche quella del serbatoio di contenimento. I 6 mq non garantiscono comunque acqua calda sempre. Nelle giornate consecutive di pioggia o tempo nuvoloso con temperature esterne molto rigide ci potrebbero essere problemi a meno che i serbatoi non siano dotati di resistenza elettrica che sotto una certa temperatura si attiva per riscaldare l’acqua.

Dimensionamento per avere calore in casa

I pannelli solari per il riscaldamento come visto sono una realtà che viene sempre più utilizzata nelle abitazioni. Se l’utilizzo è quello misto sanitario + riscaldamento la superficie dei pannelli deve per forza aumentare perchè una parte dell’ acqua calda viene utilizzata solamente per il circuito del riscaldamento a pavimento o a soffitto. Così come dovranno essere incrementate le dimensioni del serbatoio che possono arrivare anche a 1000-1500 litri per case che superano i 100 mq.

Quanto tempo occorre per riscaldare l'acqua

Un pannello solare termico impiega circa 10 ore per riscaldare l'acqua del serbatoio. Il periodo di tempo necessario è fortemente variabile in base all'esposizione solare, alla stagione, alle condizioni meteorologiche e alla latitudine. Quando il cielo è coperto e in inverno il rendimento dei pannelli solari cala dagli 80° ai 40°. Nelle ore notturne è soltanto possibile utilizzare l'acqua riscaldata precedentemente nelle ore del giorno. Una volta esaurita occorrerà attendere di nuovo il sorgere del giorno e le ore necessarie per riscaldare nuovamente l'acqua. Per queste ragioni è consigliabile abbinare il pannello solare termico a una caldaia a gas.

Costi incentivati

I costi di un impianto solare termico calano sensibilmente all'aumentare delle dimensioni della superficie di panneli captanti la radiazione del Sole. Un sistema solare termico di tipo combinato- cioè destinato alla produzione congiunta di calore per l'acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli ambienti con sistemi a pavimento o comunque a bassa temperatura (non termosifoni), se abbinato a una caldaia a gas a condensazione permette di ottenere un risparmio di energia fino al 35% al 60%, a seconda delle zone climatiche. Gli impianti solari termici, inoltre, godono dell'Iva al 10% (invece che al 20%), e possono essere inseriti nelle spese per cui è prevista la detrazione del 55% sull'IRPEF. Infine, molto spesso godono - al contrario degli impianti fotovoltaici - di incentivi a livello regionale, provinciale o comunale. I tempi di ammortamento della spesa effettuata per un impianto solare termico variano dai 3 ai 6 anni circa a seconda della tipologia, esclusi gli incentivi