Energia Solare Termica

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Pannelli solari termici riducono la spesa energetica degli edifici e abbattono le immissioni di sostanze inquinanti in ambiente.
20 Maggio 2011 ore 18:13
Ing. Vincenzo Granato

Pannelli solari ad energia termica

italia
Geograficamente l'Italia offre ottime condizioni per lo sfruttamento dell'energia termica solare.

Secondo l'atlante Europeo delle radiazioni solari con riferimento dal nord al sud dell'Italia, l'insolazione su base annua assume valori oscillanti tra 1200 e 1750 kWh/mq, con riferimento ad una superficie unitaria rivolta verso sud con una inclinazione variabile come la latitudine.

Lo sfruttamento dell'energia solare termica attraverso i pannelli solari, opportunamente dimensionati che lavorano in simbiosi con le caldaie, contribuisce alla riduzione della spesa energetica degli edifici sia per la produzione di acqua calda sanitaria sia per il riscaldamento.

certificato casaLa riduzione della spesa energetica degli edifici, con il conseguente abbattimento delle immissioni di sostanze inquinanti in ambiente, migliora la classificazione energetica degli stessi edifici e l'incremento del proprio valore commerciale.

L'utilizzo di fonti rinnovabili di energia, come quella termica solare attraverso i pannelli solari, offre per tutto il 2011 la possibilità di agevolazioni economiche in termini di detrazioni annuali dall'IRPEF di un importo pari al 55% di tutte le spese sostenute per la realizzazione degli impianti a pannelli solari.


Tipologie di impianti a pannelli solari termici


Gli impianti a pannelli solari possono essere suddivisi secondo il principio di funzionamento dell'impianto in due categorie: gli impianti a pannelli solari a circolazione naturale e gli impianti a pannelli solari a circolazione forzata.

pannelli serbatoioGli impianti a pannelli solari a circolazione naturale consentono la circolazione dell'acqua sfruttando il fatto che l'acqua calda tende a spostarsi verso l'alto, avendo una minore densità rispetto a quella più fredda.

Negli impianti con un solo circuito, l'acqua da utilizzare passa attraverso il pannello, gli altri tipi di impianti prevedono due circuiti uno con il liquido (acqua e glicole) che attraversa i pannelli e l'altro è il circuito dell'acqua calda sanitaria.

Lo scambio di energia termica tra i due circuiti avviene all'interno di un scambiatore al di sopra dei pannelli solari.

La posizione del serbatoio di scambio al disopra dei pannelli solari può costituire un limite, in termini di limitata capacità che con il relativo peso può essere non trascurabile per la copertura degli edifici.

Il serbatoio può avere un impatto estetico non trascurabile sugli edifici, inoltre mentre la collocazione al di sopra dei pannelli permette una diretta esposizione alla radiazione solare, costituisce anche una significativa dispersione termica in assenza di radiazione solare rispetto ai serbatoi interni agli edifici.

Gli impianti a pannelli solari a circolazione forzata sono impianti a duecircolazione forzata circuiti, quello dell'acqua dei pannelli messa in circolazione da una pompa e quello dell'acqua calda sanitaria.

Ttra i circuiti lo scambio avviene in un serbatoio all'interno di un edificio il che offre le possibilità di ridurre le dispersioni termiche, minimizzare l'impatto estetico dell'impianto a pannelli solari sull'edificio.

Inoltre tali pannelli hanno capacità di acqua superiori a quelle disponibili nei serbatoi dei pannelli a circolazione naturale, maggiori possibilità di regolazione delle temperature dell'acqua per sopperire in maniera immediata a variazioni repentine della energia termica disponibile.

Negli impianti a pannelli solari e circolazione forzata un secondo scambiatore posto nella parte alta del serbatoio (dove viene spillata l'acqua calda sanitaria) permette di scaldare l'acqua tramite una caldaia, attivata da una sonda di temperatura quando questa rileva la necessità di integrare l'energia termica prodotta dai pannelli solari.

In ogni caso un impianto a pannelli solari termici consente alla caldaia di risparmiare gas facendole riscaldare acqua a temperatura superiore di quella proveniente dall'acquedotto.

I pannelli solari termici possono captare l'energia termica solare e trasferirla al fluido termovettore, acqua e glicole, a mezzo di un effetto serra innescato sotto la propria lastra vetrata che capta le radiazioni termiche solari e ne limita la riflessione o a mezzo di un struttura che realizzata sottovuoto.

Grazie all'assenza di aria limitano le dissipazioni di calore e con i materiali riflettenti massimizzano la captazione di radiazione termica solare a qualsiasi inclinazione.


I pannelli solari basati sull'effetto serra risultano particolarmente efficaci nello sfruttamento di energia termica solare nelle regioni centro-meridionali, mentre i pannelli solari sotto vuoto risultano particolarmente efficaci nello sfruttamento dell'energia termica solare nelle regioni settentrionali.

Tra i parametri principali che caratterizzano la resa di un impianto a pannelli solari ci sono le caratteristiche dell'edificio servito, la regione geografica di riferimento, le caratteristiche dell'impianto di riscaldamento a cui è integrato l'impianto a pannelli solari ed in particolare le caratteristiche del generatore di calore ocasa soldi caldaia.

Naturalmente un edificio servito da un impianto a pannelli solari per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria , ottimizza l'energia termica solare, riducendo la spesa energetica, in modo tanto maggiore quanto maggiore è il suo isolamento termico e quanto maggiore è il numero di ore di luce solare disponibile nell'arco di un anno.

L'inclinazione dei pannelli in questi termini ha un ruolo fondamentale.

Un'inclinazione dei pannelli solari maggiore od uguale a 60° consente di massimizzare l'energia termica radiante incidente sui pannelli nel periodo dell'anno nel quale il sole è più basso sull'orizzonte, corrispondente al periodo invernale, nel quale è maggiore la domanda di energia termica procapite sia per il riscaldamento sia per la produzione di acqua calda sanitaria.
sole
Un'attenzione particolare merita la produzione di energia termica dei pannelli durante il periodo estivo.

Nonostante l'inclinazione dei pannelli solari è fatta generalmente per ottimizzare la resa durante il periodo invernale, in estate azzerandosi la domanda dell'energia termica per il riscaldamento, si ha un eccesso di quest'ultima che in presenza di una piscina può essere facilmente smaltita.

L'eccesso di energia durante i periodi di inattività dell'impianto può essere ridotta con la copertura dei pannelli con dei teli e/o con l'utilizzo di dissipatori.

Esempio pratico del risparmio con i pannelli solari termici


doccia

Si considerano le esigenze di quattro persone adulte in una regione dell'Italia centrale, con un consumo medio giornaliero di 50 l di acqua, per la quale bisogna garantire un salto termico di circa 30°C, dalla temperatura fornita dall'acquedotto (10°C di riferimento) a quella riscaldata ed utilizzabile a circa 40°C per 330 giorni l'anno, la richiesta energetica Eacs è pari a:

Eacs = 4x50x30x330/860 = 2302 kWh/anno

L'utilizzo di un pannello solare termico di circa 1,80 mq di superficie captante esposto a sud con una inclinazione di circa 60° consente di ottenere un valore di energia termica pari a Epsol = 1710 kWh/anno.

La domanda di energia annua viene coperta per oltre il 70% : Epsol / Eacs = 1710 /2302 = 0,74.

In tal modo si evita l'immissione in ambiente di circa 450 kg di CO2 ottenendo un risparmio di circa 190 €.

Considerando un prezzo medio finito di fornitura e posa in opera dell'impianto di pannelli e serbatoi di circa 3000 € e avvalendosi della detrazione del 55% nei dieci anni successivi all'installazione e che 300 € è il costo annuale di produzione ACS senza impianto solare, risparmio110 € è il costo annuale di produzione ACS con impianto solare da cui ne consegue un risparmio annuale di 190 €.

Anno per anno, senza l'impianto a pannelli solari termici la spesa per la produzione di acqua calda sanitarià è di 300€, con l'utilizzo dei pannelli solari è ridotta a 110 € a cui si aggiuunge un bonus di 165€ per la detrazione dall'IRPEF del 55% dei costi.

A detrazione completa la spesa totale dell'acqua calda sanitaria e dell'impianto a pannelli solari sarà di 2460 euro, contro i 3000 necessari per la produzione di acqua calda sanitaria senza i pannelli solari.

In prima approssimazione possiamo ritenere che gli aumenti del costo dell'energia siano superiori ai costi (quasi nulli) di manutenzione dell'impianto.

L'impianto a pannelli solari, naturalmente, continuerà a produrre energia termica per un periodo teoricamante illimitato ben oltre i dieci anni nei quali si recupera il 55% della spesa degli stessi sottoforma di detrazione dall'IRPEF.


Maggiori informazioni sui pannelli solari termici

www.immergas.com
www.ecatech.it
www.ferroli.it


ing. Vincenzo Granato

riproduzione riservata
Articolo: Energia Solare Termica
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