Pannelli solari termici

Cosa sono i pannelli solari termici

Prima di affrontare le tematiche legate ai pannelli solari termici, una precisazione è d’obbligo. I pannelli solari termici spesso vengono confusi con i pannelli solari fotovoltaici, che rappresentano un altro diffuso modo di sfruttare la radiazione luminosa per la produzione di diversi tipi di energia (elettrica o termica).

La differenza, tuttavia, è sostanziale: il fotovoltaico permette infatti di produrre energia elettrica sfruttando l’interazione tra energia luminosa e particolari materiali semiconduttori; l’elettricità prodotta poi viene utilizzata per il proprio fabbisogno energetico oppure, se in eccesso, questa può essere venduta al gestore dei servizi elettrici (GSE) ad una tariffa incentivante. I pannelli solari termici, al contrario, sono in grado di riscaldare fluidi mediante un apposito dispositivo (detto collettore solare) e di produrre acqua calda per uso sanitario, eventualmente integrando quella utilizzata dagli impianti di riscaldamento domestico.

I pannelli solari termici rientrano nella grande categoria delle tecnologie rinnovabili, che utilizzano la fonte di energia inesauribile per eccellenza: il Sole. L’adozione di queste tecnologie è innanzitutto un atto di responsabilità nei confronti dell’ambiente, dal momento che l’energia prodotta dalle fonti non rinnovabili (come ad esempio petrolio, carbone, gas naturale…) è inquinante e corresponsabile dei cambiamenti climatici globali. In seconda battuta, ma senza dubbio di non minore importanza, è la questione legata ai vantaggi dal punto di vista economico: una volta ammortizzati gli investimenti iniziali per l’impianto, il solare termico permette di produrre acqua calda a costo zero per gli anni a venire.

Le previsioni per il costo futuro dell’energia sono tutt’altro che rosee: i prezzi dei combustibili fossili sono infatti in costante aumento e la loro disponibilità è legata ad una serie di complesse relazioni internazionali che, già in passato, hanno dimostrato la totale dipendenza del nostro Paese dalle fonti energetiche estere. I pannelli solari termici possono perciò contribuire ad aumentare l’indipendenza energetica di ciascuna famiglia, ma anche quella a livello nazionale.

Il funzionamento di un pannello solare termico

L’elemento distintivo di un pannello solare termico è il radiatore, che consente di assorbire il calore (la radiazione infrarossa in particolare) trasportato dai raggi solari per convogliarlo ad un serbatoio contenente acqua. Il serbatoio è a sua volta collegato con l’impianto idraulico domestico, e il riscaldamento dell’acqua può avvenire tramite circolazione naturale o forzata, come vedremo in seguito.

Un pannello solare termico può arrivare a riscaldare l’acqua per uso sanitario sino a circa 70°C in estate, quando la radiazione solare è più intensa; considerando che la temperatura di una doccia è di solito sui 45 – 50°C, è evidente che questi dispositivi sono perfettamente in grado di soddisfare i fabbisogni di una famiglia. In queste condizioni un pannello solare termico rappresenta perciò un valido sostituto nei confronti della caldaia a gas o dello scaldabagno elettrico che normalmente vengono impiegati per produrre acqua calda sia per il bagno che per gli usi in cucina.

Si calcola che, mediamente, ci vogliano circa una decina di ore per riscaldare l’acqua contenuta nel serbatoio di un pannello solare termico. Questa stima è tuttavia estremamente variabile a seconda del livello di esposizione del pannello, della stagione, delle condizioni meteorologiche in quel momento e della latitudine alla quale ci si trova.

In caso di cielo nuvoloso la diminuzione dei raggi solari fa sì che in molti pannelli il rendimento non superi i 40°C, praticamente dimezzandosi rispetto a quello del pieno sole. È bene ricordare che durante le ore notturne, dal momento che il pannello solare termico non lavora, si può utilizzare solo l’acqua calda eventualmente immagazzinata. Inoltre una doccia al mattino presto può rappresentare un problema se non è rimasta sufficiente acqua dal giorno precedente, perché il pannello solare termico ha bisogno di diverse ore di luce per portare nuovamente a temperatura l’acqua. Per questo, è bene che il pannello solare termico sia sempre associato ad una caldaia a gas che possa sopperire a questi deficit temporanei.

Modelli di pannelli solari termici

I pannelli solari termici disponibili in commercio sono di numerose tipologie, dimensioni e costi, pertanto al giorno d’oggi si può tranquillamente affermare che ce ne sia uno per ogni esigenza. Esistono tre gruppi principali di pannelli solari termici:

• Pannelli solari scoperti
  I pannelli scoperti rappresentano senza dubbio la soluzione più economica nel campo degli impianti solari. In questi dispositivi è presente un radiatore privo di vetro, e la radiazione luminosa colpisce direttamente i tubi dove passa l’acqua che, progressivamente, viene riscaldata. Il loro rendimento è piuttosto basso a causa dell’elevata dispersione termica, e l’assenza di una coibentazione li rende utilizzabili solo nei mesi caldi. Questi pannelli sono indicati, ad esempio, per le docce delle piscine o per impianti ad apertura stagionale come campeggi o stabilimenti di balneazione.
• Pannelli solari vetrati
  Questi pannelli, come del resto dice il nome, sono composti da un pannello vetrato e da un serbatoio ad accumulo di acqua. La trasparenza del vetro permette alla luce di penetrare sino all’interno del dispositivo, dove i raggi infrarossi (che rappresentano la frazione della radiazione luminosa che trasporta calore) vengono trattenuti e progressivamente riscaldano un apposito liquido collegato al serbatoio dell’acqua. I migliori modelli, ovvero i pannelli solari integrati, sono quelli dotati di un serbatoio di accumulo inserito nel pannello stesso che permette un ottimale rendimento dell’impianto, senza che il calore venga disperso durante il trasporto dal pannello al serbatoio. Questi pannelli sono abbastanza pesanti, perciò non sempre è possibile installarli su tutte le tipologie di tetto.
• Pannelli solari sottovuoto
  I pannelli solari sottovuoto presentano un rendimento nettamente superiore rispetto ai semplici pannelli solari vetrati. La presenza del sottovuoto nei tubi di questi dispositivi ostacola infatti la dispersione del calore e la cessione con l’esterno. Questi pannelli sono particolarmente indicati, se non da considerarsi indispensabili, nelle zone dal clima più rigido come ad esempio al nord o in montagna; a causa delle tecnologie impiegate, il loro costo è superiore rispetto ai precedenti.

Sistemi a circolazione naturale ed a circolazione forzata

I sistemi solari termici a circolazione naturale sono a circuito chiuso, e il loro funzionamento avviene senza l’ausilio di componenti elettronici o di circolatori di alcun genere. Questi dispositivi sono sistemi monoblocco, formati da uno o più pannelli solari piani esposti al sole, con un fluido termovettore (composto di acqua e glicole) che scorre all’interno del sistema e progressivamente si scalda grazie all’azione dei raggi luminosi. Questo fluido, man mano si scalda, tende naturalmente a salire per convezione andando a cedere il suo calore al serbatoio dove si trova l’acqua sanitaria. Con questo sistema gli scambi avvengono in modo spontaneo e l’assenza di componentistica meccanica rende i pannelli a circolazione naturale economici e di facile installazione; inoltre, non devono essere sottoposti ad interventi di manutenzione.

Nei sistemi a circolazione forzata, al contrario dei precedenti, il serbatoio nel quale è contenuta l’acqua sanitaria da riscaldare non è a diretto contatto con il pannello solare. Questo può accadere, ad esempio, quando la struttura del tetto non consente l’installazione di un serbatoio a causa del suo peso eccessivo, oppure quando si opta per il posizionamento del serbatoio stesso in un luogo non visibile (come ad esempio in un sottotetto) per una questione estetica. In questo caso il fluido termovettore presente nel pannello viene messo in movimento tramite una centralina elettronica che comanda l’azione di un circolatore. La centralina è in grado di controllare in tempo reale, mediante un termostato, la temperatura del fluido contenuto nei collettori solari con quella dell’acqua del serbatoio di accumulo, attivando se necessario la circolazione del liquido.

Questi due sistemi differiscono grandemente per il tipo di tecnologia impiegata, per i costi di impianto e per la manutenzione cui devono essere sottoposti. I pannelli solari a circolazione forzata, in particolare, possono essere collegati a serbatoi di dimensioni maggiori, presentano una maggiore efficienza energetica e vengono impiegati con successo per impianti articolati come ad esempio quelli condominiali.

I vantaggi dei pannelli solari termici

Si calcola che mediamente un pannello solare termico delle dimensioni di due metri quadrati sia in grado di produrre, su base giornaliera, 180 – 250 litri di acqua alla temperatura di 40° circa. Il fabbisogno di acqua calda sanitaria per ogni persona si assesta sui 40 – 60 litri al giorno, perciò un pannello di queste dimensioni può essere più che sufficiente per soddisfare le esigenze di una famiglia di tre o quattro persone.

Periodicamente vengono messi a disposizione incentivi economici per chi decide di installare in ambito domestico un pannello solare termico. La regolamentazione di queste agevolazioni, erogate sotto forma di contributi diretti o defiscalizzazioni, può avvenire sia su base nazionale che locale. In quest’ultimo caso sono abbastanza diffusi gli incentivi offerti a livello territoriale da Comuni, Province o Regioni.

Anche se gli incentivi fossero assenti è comunque da tenere in considerazione l’installazione di un pannello solare, per una questione di risparmio legato ai minori consumi degli anni a venire una volta che si è provveduto ad ammortizzare l’investimento iniziale. Indispensabile è, in questo caso, farsi assistere da una ditta specializzata che possa fornire preventivi e previsioni sugli scenari futuri.

Le stime riferiscono che l’Italia può contare su un livello medio di insolazione pari a 1500 kWh per metro quadrato di superficie. Cosa succederebbe se in ciascuna regione italiana venissero installati 160.000 metri quadri di pannelli solari dotati anche solo di un rendimento energetico medio? Si calcola che questa pratica consentirebbe il risparmio annuale di qualcosa come 80 Gwh di energia elettrica (pari a circa 8 milioni di metri cubi di metano) solo per la produzione di acqua calda utilizzando rispettivamente gli scaldabagno elettrici o la normale caldaia a gas. Un bel risparmio dunque, non solo in termini economici ma anche per quanto riguarda la mancata emissione di gas ad effetto clima alterante (uno su tutti, l’anidride carbonica).

Produttori di pannelli solari termici

Nel panorama commerciale sono ormai presenti molte ditte specializzate nella costruzione di pannelli solari termici. Ecco descritti di seguito alcuni dei produttori più apprezzati di questi pannelli, che offrono alla clientela prodotti di qualità garantiti dalla continua ricerca ed innovazione tecnologica.

• La Sanyo Solar è una delle principali aziende internazionali che operano nell’ambito del solare, ed è presente sul mercato da più di 30 anni. Gli impianti della Sanyo Solar sono sempre al passo con i tempi e sono in grado di garantire la copertura del fabbisogno energetico sia dei privati che delle aziende; sino ad oggi, questa azienda ha costruito nella sola Europa qualcosa come due milioni di moduli solari. Le celle solari della Sanyo Solar sono estremamente resistenti e conformi alle norme di qualità europee, e la loro qualità è certificata da laboratori indipendenti e riconosciuta a livello internazionale.
• La Baxi è un’azienda fondata nel 1925 in Veneto, specializzata nella progettazione e nella produzione di sistemi per il riscaldamento e che produce anche pannelli solari termici. Sin dal 1999 la Baxi è attiva sul mercato internazionale ed è apprezzata anche all’estero per l’elevata qualità dei suoi prodotti. Per quanto riguarda il solare termico, questa azienda produce pannelli tecnologicamente avanzati e dalla grande efficienza: collettori solari a circolazione naturale e a circolazione forzata, ma anche bollitori per l’integrazione solare ed un’ampia gamma di accessori per i sistemi ad energie rinnovabili.
• Nata in Germania nel 1899, la Vaillant è un’azienda che fa parte del gruppo tedesco Vaillant Group, uno dei leader mondiali nel settore del riscaldamento domestico. Dal 2008 questa azienda produce, nel suo stabilimento di Gelsenkirchen, collettori solari di grande efficienza e qualità che consentono il risparmio energetico e si inseriscono nel grande filone delle energie rinnovabili. I prodotti della Vaillant sono disponibili in un’ampia gamma e si presentano di facile montaggio e manutenzione; permettono di produrre acqua calda sanitaria e sono utilizzabili anche come fonti di riscaldamento complementare.