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Pannelli solari termici

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Pannelli solari termici 2017-04-05T10:57:16+00:00

Pannelli solari termici dalla A alla Z: tutto quello che c’è da sapere

I pannelli solari si distinguono in tre tipologie essenziali: fotovoltaici, termodinamici (o a concentrazione e termici. In questo articolo faremo riferimento a questa tipologia, per le altre vi rimandiamo ad altri articoli.

Che cosa sono i pannelli solari termici

I pannelli solari termici, tecnicamente definiti collettori solari, sono dei dispositivi per la produzione di energia alternativa, nello specifico, per generare acqua calda. Grazie a una reazione fisica, quindi del tutto naturale ed ecologica, in questi collettori viene convertita la radiazione solare in energia termica. Questa viene poi indirizzata ad un accumulatore per essere utilizzata in un momento successivo. Questo sistema è ecologico, vantaggioso e amico dell’ambiente perché è frutto di reazioni naturali ed il sole è una fonte di energia inesauribile e pulita.

A cosa servono i pannelli solari termici

Un impianto solare termico permette di catturare l’energia dell’irradiamento solare e di immagazzinarla per usarla in diversi modi. Chi installa questo genere di pannelli ha la possibilità di produrre acqua calda sanitaria corrente per casa, riscaldare e raffrescare gli ambienti (tramite il sistema di riscaldamento o di condizionamento). In sostanza con i pannelli solari termici è possibile andare a sostituire le caldaie a gas tradizionali, che utilizzano combustibili e derivati del petrolio.

Come funzionano i pannelli solari termici

La tecnologia dei pannelli solari termici è quella di far scaldare un fluido termovettore, inserito in serpentine di rame nel pannello solare. Questo liquido dal circuito solare, viene incanalato in un accumulatore che immagazzina l’energia termica in eccesso, cioè non utilizzata subito, per poterla utilizzare nei momenti di bisogno.

Un impianto a pannelli solari termici in generale è costituito da:

  • pannelli solari: la parte esposta ai raggi del sole, ve ne sono diverse tipologie;
  • regolatore;
  • circuito distributivo;
  • pompa;
  • pressostato;
  • serbatoio di accumulo dell’acqua, in cui avviene lo scambio di calore tra fluido termovettore e acqua da riscaldare.

Il sistema può funzionare in tre modalità: ci sono impianti a circolazione forzata, impianti a circolazione naturale o a svuotamento.

Tipologie di pannelli solari

I collettori solari sono identificati dall’efficienza, cioè dalla capacità che un pannello ha di convertire l’energia del sole incidente in termica.

I pannelli solari sono principalmente di 3 diverse tipologie:

  • collettori solari piani (che si dividono in vetrati e scoperti);
  • collettori sottovuoto;
  • collettori a concentrazione;

Pannelli solari piani

I pannelli solari piani sono quelli di prima generazione e sicuramente quelli maggiormente diffusi. I pannelli solari piani vetrati sono coperti da un vetro protettivo, cosicché possono sopportare pioggia, neve e temperature rigide. Il vetro, crea una camera isolata e permette di filtrare i raggi del sole e ricrea un effetto serra interno, che cattura il calore grazie ad una piastra captante isolata termicamente, interna alla cassa metallica o di plastica nella parte bassa e di lato. La piastra captante può essere:

  • a superficie selettiva: che ha l’assorbitore di calore potenziato da un trattamento superficiale riesce a trattenere maggiore calore, riflettendo internamente i raggi infrarossi che emana e riducendo le perdite per riflessione. Tutto questo è possibile grazie al vetro anteriore. Questi pannelli si possono utilizzare 10 mesi all’anno e hanno una resa del 10% in più rispetto ai non selettivi.
  • A superficie non selettiva: l’assorbitore di calore metallico che segue la sagoma dei tubi (con all’interno il fluido) in questo caso è solo verniciato di nero, il colore che maggiormente permette di captare e di trattenere i raggi del sole. È consigliato per l’utilizzo breve, nei periodi estivi.

I collettori piani hanno un eccellente qualità prezzo-prestazione e possono dare acqua calda fino a 60°C.

Pannelli solari piani scoperti

I pannelli solari piani scoperti sono di solito in plastica (propilene, neoprene, PVC) e sono esposti direttamente alla radiazione solare. L’acqua da riscaldare passa nei tubi dell’assorbitore in modo diretto. Costano decisamente meno, sono facilmente installabili. Il rendimento è molto inferiore, fuori devono esserci temperature alte e al massimo possono fornire acqua a 40°C. Vanno bene per stabilimenti balneari, alberghi frequentati d’estate, seconde case.

Pannelli solari sottovuoto

I pannelli solari sottovuoto sono i collettori di ultima generazione e utilizzano una tecnologia avanzata che permette di trattenere al meglio il calore. La dispersione infatti è il principale problema della tecnologia a pannelli solari. I tubi sottovuoto trasferiscono il calore immagazzinato in una piastra di rame nel tubo. In questo modo il fluido si riscalda e con il sottovuoto la dispersione è minima. Sono perfetti anche per essere utilizzati in zone molto fredde o se l’area a disposizione per l’installazione è piccola. I collettori sottovuoto rendono il 15% in più rispetto a quelli a piastra. Dati i costi maggiori (circa 500 euro al mq) e il rendimento in più non altissimo, sono ancora poco convenienti sul mercato.

Pannelli solari a concentrazione

Pannelli solari a concentrazione hanno una forma concava per ottimizzare il raccoglimento dell’energia del sole in un punto preciso (detto fuoco). Sono efficaci solamente con la luce del sole diretta per questo devono seguirla. Il collettore a concentrazione può raggiungere temperature anche molto elevate, per questo sono usati per generatori solari oppure per centrali di produzione.

Molto meno diffusi, anzi ormai in disuso sono le seguenti tipologie di pannelli solari:

  • pannelli solari ad aria: con l’aria che fa da fluido termovettore;
  • pannelli con serbatoio di accumulo integrato: con una resa bassissima e piuttosto ingombranti.

Storia dei pannelli solari termici

L’idea di utilizzare l’energia del sole è fatta risalire all’impero romano, quando per sfruttare l’energia dei raggi del sole si ricreava una sorta di effetto serra al fine di riscaldare alcune abitazioni, utilizzando dei vetri per chiudere le finestre. Un primo studio reale però deve attendere il Cinquecento, quando a opera di Leonardo Da Vinci si ideano delle parabole per poter concentrare l’energia del sole e utilizzarla per l’industria del tempo. Nel Settecento si riuscì a far fondere il platino (punto di fusione 1780°) con l’energia solare, concentrando i raggi del sole in un punto, grazie agli studi di Lavoisier. Nel 1767 Horace Bénédict De Saussure inventò il primo pannello solare, che veniva però usato per cucinare, infatti era strutturato come una pentola. Essa era stratificata nella parte alta ed era foderata di sughero nero.

Poteva raggiungere i 109°C. Nel 1830 l’inglese John Herschel perfeziona questo sistema e nasce l’ufficiale tecnica di cottura chiamata proprio solar cooking. Il primo pannello solare termico come lo conosciamo oggi e utilizzato per riscaldare l’acqua è del 1891, ideato dall’americano Clarence Kemp. Questo dispositivo ebbe grande successo e si diffuse moltissimo durante la crisi energetica degli anni Settanta. Dopo la Grande Guerra negli USA il metodo a circolazione naturale era diffusissimo. Il primo edificio riscaldato con i pannelli solari termici fu costruito nel 1935 in America.