Il
PANNELLO SOLARE TERMICO(detto
anche collettore solare) è un dispositivo atto alla conversione
della radiazione solare in energia termica e al suo trasferimento, per
esempio, verso un accumulatore per un uso successivo; questa tecnologia,
cioè l'insieme dei componenti che oltre al pannello solare costituiscono
l'impianto, viene detta nel suo complesso solare termico.
Non va confuso con il pannello solare fotovoltaico che serve per la
produzione di corrente elettrica.
TECNOLOGIA
Un
sistema solare termico normalmente è composto da un pannello
che riceve l'energia solare, da uno scambiatore dove circola il
fluido utilizzato per trasferirla al serbatoio utilizzato per
immagazzinare l'energia accumulata. Il sistema può avere
due tipi di circolazione, naturale o forzata. |
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COMPONENTI
Pannello
solare
Quasi tutti i pannelli solari implementano in vario modo questi
componenti:
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copertura trasparente
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assorbitore
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isolamento
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collegamenti
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contenitore
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Accumulo
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TIPOLOGIE
I
pannelli solari si possono suddividere in alcune tipologie costruttive:
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piani non vetrati
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piani vetrati
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piani vetrati non selettivi
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piani vetrati selettivi
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sottovuoto
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vetrati con aria calda
- scoperti
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Il
collettore piano è il sistema più utilizzato per
ottenere le basse temperature, cioè comprese fra i 50 °C
e i 90 °C, che si ottengono facilmente facendo riscaldare
al Sole superfici piane.
Un collettore piano è costituito da:
Una lastra trasparente di vetro, che fa passare le radiazioni
in arrivo e blocca quelle in uscita
Un assorbitore di rame, che è un buon conduttore di calore,
in esso sono ricavati molti canali dove circola acqua o aria.
Il Sole scalda la piastra, che a sua volta scalda l'acqua o l'aria.
Isolante termico, che impedisce la dispersione di calore. |
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I
pannelli solari piani non vetrati hanno il vantaggio di essere poco
costosi e di avere un ottimo rendimento in condizioni ottimali di
irraggiamento quando la temperatura esterna è alta. A causa
della mancanza dell'isolamento il loro rendimento diminuisce rapidamente
all'allontanarsi dalle condizioni ottimali. Sono adatti perciò
al solo uso stagionale ed esclusivamente per la produzione di acqua
calda sanitaria, sono spesso impiegati nel riscaldamento delle piscine.
I pannelli solari vetrati hanno una struttura attorno all'assorbitore
che ne limita le dispersioni sia per convezione con l'aria che per
irraggiamento dato che il vetro che ricopre la parte superiore dell'assorbitore
è progettato per questa funzione. Hanno un rendimento leggermente
inferiore ai non vetrati in condizioni ottimali ma in condizioni
meno favorevoli hanno un rendimento decisamente più alto
arrivando a produrre acqua calda per uso sanitario circa dal marzo
a ottobre. |
I
pannelli solari sottovuoto sono in grado di garantire un maggiore
apporto energetico anche in condizioni di basso irraggiamento
o basse temperature esterne. I pannelli solari vetrati con aria
calda all'interno dei quali circola aria anziché acqua.
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 privi di vetro e l’acqua passa
direttamente all’interno dei tubi del pannello dove viene
riscaldata dai raggi solari ed è pronta per essere usata.
Il limite 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[1].. |
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Il collettore solare maggiormente prodotto è costituito da una
serie di tubi in vetro borosilicato a doppia intercapedine, saldati
all'estremità, al cui interno è provocato il vuoto. L'intercapedine
interna è resa selettiva per l'assorbimento della radiazione
elettromagnetica solare per mezzo di una verniciatura metallica speciale
multistrato, creata utilizzando prodotti completamente riciclabili,
denominata CERMET (CERamico-METallica). Laminato riflettente a bassa
iridescenza (normative EN 573/3 - EN 485/2 - EN 485/4 e test standard
per ossidazione anodica DIN 50943) appositamente realizzato per riflettere
con percentuale superiori al 90% della luce totale, sfruttando il sistema
CPC (Compound Parabolic Concentrator).
Grazie a queste caratteristiche il campo di applicazioni risulta molto
eterogeneo (produzione acqua sanitaria, integrazione agli impianti di
riscaldamento, riscaldamento piscine ed altro).
UTILIZZI
I
pannelli solari possono essere utilizzati per fornire acqua calda e
riscaldamento o per generare energia elettrica.
Nel primo caso il serbatoio provvede a immagazzinare l'acqua domestica
che viene messa a contatto con il fluido tramite una serpentina. La
serpentina consente al fluido di trasferire all'acqua l'energia immagazzinata
senza contaminare l'acqua. Questa acqua può essere utilizzata
come acqua calda nelle abitazioni o può essere utilizzata per
riscaldare gli ambienti. I pannelli solari sono in grado di fornire
acqua calda e riscaldamento in buone quantità ma non possono
sostituire completamente gli usuali metodi di riscaldamento per via
dell'incostanza dell'energia solare.
Il secondo utilizzo prevede che lo scambiatore di calore sia riscaldato
fino ad essere portato in ebollizione. Una volta che il liquido sia
passato in fase gassosa lo si invia in una turbina termoelettrica che
convertirà il movimento del gas in energia elettrica. Questo
tipo di centrale elettrica richiede ampi spazi per l'installazione dei
pannelli solari e una presenza di sole costante. Esempi di queste centrali
sono state installate nei deserti e una centrale di questo tipo è
stata progettata ed è in attesa di avvio della realizzazione
in Sicilia (vedi progetto Archimede). Questi esperimenti non hanno avuto
molto successo per via degli alti costi di realizzazione e di mantenimento
rapportati alla bassa potenza elettrica generata.
UN
OCCHIO ALL'ECOLOGIA
L'utilizzo
dei pannelli solari ha come diretta conseguenza il risparmio di idrocarburi
e di energia elettrica che per l'80% in Italia deriva dagli idrocarburi.
I benefici sono molteplici:
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mancata emissione di CO2
-
minore necessità di infrastrutture per il trasporto dell'energia
da grandi distanze
-
mancata emissione di ossidi di zolfo, di azoto, e di pm10
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indirettamente la diminuzione dei disastri ambientali
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mancata immissione nell'ambiente di calore
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Integrazione nell'impianto idraulico
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