IMPIANTi solari termici

Gli impianti termici convertono la radiazione solare in energia termica che viene asportata da un fluido termovettore che può essere acqua, aria o glicole. Il solare termico è una tecnologia usata ormai da decenni per la produzione dell'acqua calda sanitaria e per uso riscaldamento, per essiccazione, sterilizzazione, dissalazione e cottura cibi. Le applicazioni si distinguono  a seconda della temperatura di lavoro del fluido termovettore.

Come funzionano  (Aspetti tecnici)

Il collettore solare è formato da:

1. una superficie nera o piastra captante (assorbitore)
2. Circuito con il fluido termovettore in contatto termico con la piastra captante
3. L’isolamento dell’assorbitore
4. La copertura trasparente dell’assorbitore che genera l’effetto serra
5. Il contenitore

I collettori solari a bassa temperatura sono di quattro  tipologie:

1. collettori piani plastici non vetrati;
2. collettori piani vetrati ad acqua
3. collettori sottovuoto, i più efficienti e costosi e adatti soprattutto all’integrazione del riscaldamento degli edifici
4. collettori piani vetrati ad aria calda

I  collettori piani non vetrati realizzati in gomma  o materiale plastico. Questa soluzione è adatta solo all'impiego estivo, in quanto l'assenza di copertura vetrata comporta perdite per convezione, troppo elevate per un uso con basse temperature esterne. L'acqua da riscaldare attraversa direttamente il pannello, evitando i costi e le complicazioni impiantistiche dello scambiatore. Essa rappresenta pertanto la soluzione ideale per gli stabilimenti balneari, i campeggi, le piscine scoperte e le residenze di villeggiatura estiva.

I collettori solari piani vetrati si dividono in:

1. sistemi piani a circolazione naturale e
2. sistemi piani a circolazione forzata (con pompa comandata da sensore di temperatura che fa muovere il liquido di scambio quando serve)

La soluzione con circolazione naturale evita il consumo energetico delle pompe di circolazione del fluido, anche se la vista esterna del serbatoio di stoccaggio non sempre è esteticamente accettabile.
I collettori piani sono la tecnologia più diffusa e più adattabile. Rispetto a quelli in plastica offrono una resa buona tutto l'anno. Da un punto di vista costruttivo sono disponibili varie soluzioni che si distinguono per la selettività della piastra assorbente, per i materiali (rame, acciaio inox e alluminio anodizzato) e per l'essere idonee all'uso in impianti a circolazione forzata o naturale (meno costose, più affidabili, ma meno integrabili con le strutture architettoniche da un punto di vista estetico, perché il serbatoio di accumulo dev'essere posizionato più in alto del pannello e nelle immediate vicinanze). Le dimensioni, pur essendo presenti sul mercato soluzioni particolari, prevedono di solito un ingombro vicino al classico 100x200 cm2.

I collettori solari termici sottovuoto sono i collettori termici dell’ultima generazione, i più efficienti e costosi e adatti soprattutto all’integrazione del riscaldamento degli edifici grazie all’effetto diodo di calore che il sottovuoto garantisce e alla loro maggiore efficienza soprattutto in giornate invernali.

I  collettori sottovuoto presentano il rendimento migliore in tutte le stagioni (circa un 15-20% di aumento di produzione energetica), grazie al sostanziale annullamento delle perdite per convezione. Il costo maggiore rispetto alla soluzione piana, comunque, ne consiglia l'adozione solo in casi particolari (temperature dell'acqua più elevate e/o clima rigido).

Dal punto di vista dell'integrazione architettonica esistono vari esempi di buone realizzazioni anche nel caso di tetti a falda. Ciò usualmente comporta il ricorso alla circolazione forzata e quindi ad una maggiore complessità di impianto. Va comunque detto che ormai la tecnologia è provata e affidabile, purché sia eseguita la manutenzione periodica prescritta dal costruttore.

I Collettori Solari ad Aria Calda sono i collettori termici con la minore diffusione. Utilizzati principalmente nei sistemi di essicazione vengono solo da poco tempo considerati nella bioedilizia come elemento integrante per la produzione di energia termica. Molto più semplici dei collettori per uso idraulico, i collettori per aria sono facilmente installabili e necessitano in alcuni casi solo di sistemi di ventilazione forzata (equiparabili ai sistemi idraulici a circolazione forzata).

Quanto producono 
L’Energia termica necessaria per produrre Acqua calda sanitaria è di circa 1000 kWh/a per persona . Di conseguenza, l’area di collettore necessaria varia tra 0,5- 0,7 m2 a persona per i climi caldi meridionali e 1,0 e 1,5  m² a persona per l’Italia settentrionale.
Nelle località ove non si ha gelo: si possono utilizzare impianti compatti ad accumulo integrato e impianti a circolazione naturale. Nelle altre zone, e per grandi impianti, è meglio avere impianti a circolazione forzata.

Per impianti di dimensioni medio-grandi può essere interessante la possibilità di stipulare contratti a prestazioni garantite. Essi, offerti usualmente da una ESCO, prevedono il monitoraggio delle prestazioni energetiche dell'impianto, che vengono confrontate con la situazione preesistente, in modo che la ESCO venga remunerata per l'installazione e gestione del sistema solo se la sua efficienza raggiunge una soglia minima prestabilita.

Per valutare la produzione di energia termica si deve partire dalle caratteristiche di insolazione del sito, eventualmente corrette per tener conto di ombreggiamenti nel corso della giornata dovuti a palazzi, alberi o rilievi nelle vicinanze. Indicativamente si possono considerare i valori riportati in tabella, tratti dall'Atlante europeo della radiazione solare e riferiti ad un m2 di superficie esposta a sud con un'inclinazione pari alla latitudine.
Con un rendimento di impianto compreso fra il 30% ed il 35%, valori mediamente accettabili, si ottiene una produzione complessiva annua compresa fra i 450 ed i 730 kWh/m2.

 
Quanto costa (Aspetti economici)
Il costo totale di un impianto solare termico viene di solito  alla superficie di collettori installata.
Ovviamente i costi variano molto in base al tipo di collettore, alle dinamiche di mercato ed agli sviluppi tecnologici.

Orientativamente si può affermare che si possono trovare impianti a  collettori solari piani vetrati  il cui costo è compreso tra  800 e 1100 €/m2.

Incentivi (Detrazioni 55%)

La convenienza economica di un impianto solare termico è tale da presentare temopi di ritorno dell’investimento compresi tra i 7 e 12 anni.   Gli incentivi fiscali, dimezzando tali tempi rendono conveniente  l’installazione di impianti solari termici.

Gli impianti solari termici  sono ammessi alla detrazione fiscale del 55% prevista dal comma 346 della finanziaria del 2007.   La Finanziaria del 2008 ha poi semplificato la procedura non essendo più necessaria la documentazione richiesta dall’art. 1 comma 348 lettera b) della medesima Finanziaria 2007, cioè l’Attestato di Certificazione Energetica.