Pannelli solari termici: costi e rendimenti

4

Visto le numerose richieste da parte di amici e lettori, ecco un post dedicato ai pannelli solari più conosciuti e diffusi, quelli termici.

L’insieme di componenti di un pannello solare termico (che tecnicamente si chiama collettore solare) trasforma le radiazioni solari in energia termica, che a sua volta viene trasferita in un accumulatore per essere poi utilizzata generalmente per riscaldare l’acqua di un’abitazione.

Innanzitutto va fatta una distinzione: non vanno confusi con un altro tipo di pannello solare: il fotovoltaico, di cui abbiamo parlato in precedenti post, che sfrutta l’energia solare ma per produrre energia elettrica.

Tornando ai pannelli solari termici, sono generalmente costituiti da:
–    uno o più pannelli che servono a catturare l’energia solare
–    uno scambiatore dove circola il fluido che trasferisce l’energia
–    un serbatoio per immagazzinare l’energia accumulata.

Il sistema solare termico può avere due tipi di circolazione: naturale o forzata.

Circolazione naturale

Per far circolare il fluido vettore nel pannello solare con circolazione naturale si sfrutta la convezione. Il fluido vettore utilizzato nel circuito primario è glicole propilenico atossico (il comune liquido antigelo) mescolato con l’acqua per garantire la resistenza al gelo. Il liquido quando si riscalda all’interno del pannello solare aumenta di volume e galleggia rispetto a quello più freddo che si trova nello scambiatore del serbatoio di accumulo.
Galleggiando, quindi, si sposta nello scambiatore posto più in alto rispetto al pannello solare cedendo il calore all’acqua sanitaria presente nel secondario.

Il serbatoio viene disposto immediatamente al di sopra dell’altezza dei pannelli solari a cui è collegato. Per favorire la stratificazione del calore accumulato la disposizione più funzionale del serbatoio sarebbe verticale ma risulterebbe antiestetica, quindi viene posizionato in orizzontale.

Il serbatoio di accumulo coibentato è posto all’esterno, ciò porta ad una inevitabile dispersione termica del calore raccolto, ed è consigliato il suo utilizzo in regioni con temperature notturne non rigide (è sconsigliato nelle zone a nord o montuose). Negli ultimi prodotti immessi nel mercato viene fatta più attenzione all’estetica di tali serbatoi colorandoli di color tegola oppure disponendoli direttamente a terra, evitando un loro impatto troppo invasivo sui tetti.

Circolazione forzata

In un impianto solare a circolazione forzata la circolazione del liquido vettore avviene con l’aiuto di pompe nel momento in cui nei pannelli il fluido vettore si trova ad una temperatura più elevata rispetto a quella dell’acqua del serbatoio di accumulo.

Per regolare la circolazione, quindi, vi sono dei sensori che misurano e confrontano la temperatura del fluido vettore nel collettore (pannello) con quella del serbatoio di accumulo (termocoppia). In questi impianti ci sono meno vincoli di vicinanza per i serbatoi di accumulo rispetto a quelli a circolazione naturale, quindi spesso possono essere posizionati non nelle vicinanze del pannello ma all’interno dell’impianto termico.

La maggiore velocità del fluido permette infatti un maggiore scambio termico, questo porta ad un  rendimento del pannello leggermente superiore.
Il circuito collegato al pannello è separato da quello dell’acqua riscaldata posizionando come scambiatore di calore una serpentina nel serbatoio. Ci possono anche essere due serpentine nel caso si voglia anche preriscaldare il fluido dell’impianto di riscaldamento tramite l’acqua del serbatoio.
In caso di insufficiente o assente (nelle ore notturne) irradiazione solare si può inoltre integrare una resistenza elettrica per riscaldare l’acqua

Differenza tra i sistemi
Il sistema a circolazione naturale ha costi più bassi rispetto a quello a circolazione forzata. Infatti non vi è alcun consumo elettrico richiesto invece dalla pompa di circolazione e dalla centralina solare differenziale del sistema a circolazione forzata.

La circolazione naturale, rispetto a quella forzata, è più sensibile a perdite di carico del circuito primario. Per questo i sistemi sono compatti, il serbatoio di accumulo deve essere posizionato molto vicino al pannello solare.

Schema riassuntivo (che ha valore puramente indicativo):

Circolazione forzata Circolazione naturale
Costo iniziale Alto Basso
Estetica Alta (serbatoio non visibile) Bassa (serbatoio generalmente visibile)
Consumi elettrici Alti Bassi
Rendimento Alto Basso (migliore se al sud)

I pannelli solari possono essere costruiti in diversi modi:

– collettori piani vetrati
– pannelli solari piani non vetrati
– sottovuoto
– vetrati con aria calda
– scoperti

I collettori piani sono i più utilizzati per ottenere le basse temperature (tra i 50 °C e i 90 °C) in quanto si ottengono facilmente facendo riscaldare al sole delle superfici piane.

I pannelli solari piani non vetrati sono poco costosi e hanno un ottimo rendimento in condizioni ottimali di irraggiamento quando la temperatura esterna è alta. A causa della mancanza dell’isolamento, però, il loro rendimento diminuisce rapidamente all’allontanarsi dalle condizioni ottimali. Sono quindi più adatti ad un uso stagionale per la produzione di acqua calda sanitaria, ad esempio per riscaldare piscine.

I pannelli solari piani vetrati hanno un vetro che ricopre la parte superiore dell’assorbitore che ha lo scopo di limitare le dispersioni sia per convezione con l’aria che per irraggiamento. Hanno un rendimento inferiore ai non vetrati in condizioni ottimali, viceversa hanno un rendimento decisamente più alto, in condizioni meno favorevoli, riescono infatti a produrre acqua calda per uso sanitario circa da marzo a ottobre.

I pannelli solari sottovuoto sono adatti nelle regioni a nord, sono infatti in grado di garantire un maggiore apporto di energia anche in condizioni di basso irraggiamento o basse temperature esterne.

I pannelli solari vetrati con aria calda utilizzano al loro interno aria al posto del liquido. L’aria viene fatta circolare tra vetro e assorbitore o, in alcuni casi, in una intercapedine ricavata tra l’assorbitore ed il fondo di poliuretano isolante.

I pannelli scoperti sono senza vetro, l’acqua scorre direttamente all’interno dei tubi del pannello dove viene riscaldata dai raggi solari ed è pronta per essere usata. Lo svantaggio di questi pannelli è che, non essendo coibentati, funzionano con una temperatura ambiente di almeno 20 °C (al di sotto il bilancio tra energia accumulata ed energia dispersa è sfavorevole), e la temperatura massima dell’acqua non supera i 40 °C. Anche in questo caso vanno bene se usati d’estate per un uso limitato, come il riscaldamento di piscine.

Tabella riassuntiva dei pannelli solari più diffusi:

Collettori piani Collettori sottovuoto
Costo Basso Alto (circa 30% in più)
Rendimento al sud Alto (meglio se non vetrati) Basso
Rendimento al nord Basso (meglio se vetrati) Alto

Quanto scritto in questa tabella è a puro scopo indicativo, possono infatti esservi pannelli in commercio con rendimenti migliori rispetto a quanto schematizzato qui sopra. Il mio consiglio è di fare dei raffronti con dati ben precisi delle singole case produttrici.

Vantaggi dei pannelli

Costo iniziale basso: un impianto che produce acqua calda si ammortizza nel giro di 6-8 anni, mentre in caso di integrazione all’impianto di riscaldamento occorrono circa 10 anni. Gli incentivi fiscali (55% di detrazione Irpef) riducono questi tempi di ammortamento del costo iniziale del 50% rendendoli decisamente convenienti.

Risparmio duraturo: oltre alla rapida ammortizzazione dei costi, i pannelli solari termici nel tempo sono un investimento che porta ad un risparmio sulla bolletta tangibile e duraturo: la durata minima di questi impianti è di 15-20 anni.

Ecologici:
I pannelli solari contribuiscono a diminuire le emissioni di CO2, di ossidi di zolfo, di azoto, e di pm10 e inoltre contribuiscono alla mancata immissione nell’ambiente di calore.

Condividi.

L'autore

Elena Liziero

Neomamma geek, blogger e giornalista, mi piace tutto ciò che riguarda la comunicazione, le eco-innovazioni e la creatività.

4 Commenti

  1. Pingback: Pannelli solari termici: costi e rendimenti | Casa Innovativa

  2. GIUSEPPE GIOVAGNONI on

    Ho installato un pannello solare termico a circolazione naturale, ad integrazione dell’acqua calda sanitaria ( alimantata con caldaia a gas a condensazione). Sono stato assente per un po’ e il risultato è stato che, essdno l’impianto privo del vaso di espansione, l’acqua del circuito primario se n’è andata via tutta dalla valvola di scarico ( l’acqua bolliva per il calore accumulato ). Mi hanno detto che dovranno mettere un vaso di espansione, altrimenti dovrei coprire il pannello, se mi assento da casa. Gli ho chiesto se avevano chiesto parere a qualche scienziato, per la seconda ipotesi. Mi domando se saranno in grado di trovare una soluzione adeguata. Vorrei Vs. parere.Grazie. Cordiali saluti. Giuseppe Giovagnoni

  3. Pingback: Notizie dai blog su Pannelli solari termici: costi e funzionamento

  4. gent.mi, stiamo ristrutturando una casa soggetta a vincolo storico e paesaggistico e ci hanno montato un pannello solare per l’acqua calda. Il pannello montato e’ esteticamente molto brutto, tanto che e’ stato posto sopra il tetto rifatto nuovo. abbiamo visto le tegole fotovoltaiche, esiste qualcosa di piu’ carino e mimetico anche per il pannello solare? puo’ essere incassato nel tetto? grazie anticipatamente per la risposta,
    cristina

Lascia un Commento