I pannelli solari termici

Acqua calda gratis e a volontà

 

 

 

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Il Solare Termico è una tecnologia che permette la conversione diretta dell'energia solare in energia termica per la produzione di acqua calda.
I pannelli solari termici vengono visti spesso come misteriosi e complicati apparecchi, in realtà sono semplicissimi e anche la loro installazione è semplice.

Quando si parla di Fotovoltaico, invece, ci si riferisce alla produzione di energia elettrica dalla luce solare, attraverso impianti più costosi e complessi.

 

 

Perché installare un pannello solare? Alla base di questo, oltre all'aspetto economico, c’è una motivazione ecologica, di conservazione dell’energia e conservazione dell’ambiente. Perché bruciare petrolio o metano per produrre dell'energia che già esiste in natura ed è disponibile subito e a costo zero?

 

In questo documento verranno presentate delle cifre. I calcoli nel dettaglio sono riportai alla fine del documento.

Se fosse possibile con i collettori solari sostituire completamente lo scaldabagno elettrico o la caldaia a metano otterremmo rispettivamente un risparmio globale di 5,4 kg di CO2 e 1,74 kg di CO2 (anidride carbonica) al giorno (per una famiglia di 4 persone).

Non è possibile nella realtà sostituire completamente tali fonti, ma si può ridurre moltissimo il consumo. Quanto petrolio in meno verrebbe bruciato?

Più pannelli verranno installati e meno risorse naturali verranno “bruciate”.

 

In questo documento, per praticità, i dati sono riferiti al sistema Heat Pipe 100 della Foco S.A. Tale sistema adotta una tecnologia molto avanzata (circuito chiuso, ad evaporazione di alcool, e circolazione naturale) che portano ad ottenere un rendimento termico molto elevato.

 

 

 

Un pannello solare compatto (HP100) installato su tetto.

 

Qui di seguito brevi accenni di tecnica solare.

 

Due Tipi di Impianto:

La prima grande distinzione da fare è quella tra sistemi “tutto in uno” e sistemi a componenti separati, da assemblare.

 

Nel primo tipo, quello adottato nello Heat Pipe, e che ha reso possibile un forte abbattimento dei costi, il sistema è composto da un unico modulo monoblocco che contiene tutti i componenti (collettore, serbatoio, scambiatore).

L’installazione idraulica  è semplicissima, come quella di un comune scaldabagno elettrico, ed è alla portata di qualsiasi idraulico.

Il modulo "comunica" con l'esterno con un ingresso per l’acqua fredda ed una uscita per l'acqua calda.

Una resistenza elettrica, con termostato di serie, aiuta il riscaldamento solare nelle giornate di pioggia. Chi ha una caldaia a Gas può collegare in serie il pannello prima della caldaia (che verrà così alimentata con acqua già pre-riscaldata).

 

Nel secondo tipo, collettore solare (il pannello vero e proprio, ma possono essere diversi pannelli singoli collegati insieme), il serbatoio, le tubazioni, i raccordi, le staffe di fissaggio, la centralina di controllo, etc., sono forniti separatamente e vanno assemblati direttamente sul posto.

 

Sono inoltre  possibili altre suddivisioni su tipo di circolazione e circuito.

 

Circolazione “naturale” o “forzata”.

La circolazione del fluido all'interno del circuito solare può essere "naturale", se avviene grazie al processo convettivo del fluido (che scaldandosi sale verso il serbatoio di accumulo) o "forzata", se avviene tramite una piccola pompa che trasferisce il fluido dai collettori al serbatoio d'accumulo.

Si usa la circolazione naturale quando è possibile posizionare il serbatoio subito sopra o dietro al  pannello solare. Se il serbatoio deve essere posizionato in altra posizione, magari molto lontana per esigenze pratiche allora si userà una piccola pompa (controllata da una centralina sensibile alla differenza di temperatura tra pannello e serbatoio), che si sostituirà alla circolazione naturale dell’acqua calda.

 

Circuito “Aperto” o “Chiuso”.

Il circuito solare può essere "aperto", se il fluido che circola nei collettori è lo stesso che verrà utilizzato, o "chiuso", se il fluido 

che circola nei collettori cede il calore accumulato al fluido che verrà utilizzato tramite uno scambiatore di calore (quindi nei “sistemi chiusi” il sole non scalda l’acqua che verrà utilizzata).

 

Circuito "pressurizzato" o "non pressurizzato, a caduta o aperto"

Nel sistema pressurizzato, il circuito è chiuso e non presenta collegamenti con l'esterno (tranne che per la valvola di sicurezza di sovrapressione).
Un sistema aperto ha un meccanismo che fa entrare acqua nel serbatoio automaticamente e ne mantiene costante il livello. L'acqua calda così ottenuta non ha "pressione" e va immessa attraverso una pompa o un autoclave nel circuito idraulico (non sarebbe altrimenti capace di vincere la resistenza dell'acqua in pressione dell'acquedotto).

 

 

Quanto rende?

Un metro quadrato di collettore solare può scaldare a 45÷60 °C tra i 40 ed i 250 litri d'acqua in un giorno, a secondo del periodo dell'anno.

Le dimensioni orientative per la scelta di un sistema compatto sono di circa 0,6 – 0,8 metri quadrati per persona. Nell’arco dell’anno, con un impianto solare così dimensionato,  si può  risparmiare  mediamente lo 80% dell’energia necessaria alla produzione dell’acqua calda sanitaria.

La temperatura in uscita massima oscilla tra i 60 gradi in inverno ed i 105 gradi in estate. E’ consigliabile, quindi montare un “miscelatore termostatico sottoboiler” che fornisca acqua sempre alla stessa temperatura, per esempio a 50 gradi. Altro utile accessorio dal costo contenuto è il vaso di espansione, che evita la fuoriuscita di acqua a seguito della dilatazione termica.

 

Dove va montato?

Il posto “classico” è sul tetto. Ma può essere montato in giardino, sul terrazzo o persino su un balcone di idonee dimensioni ed esposizione (a sud). Il sistema compatto a terra occupa circa 1 metro di larghezza, 1.7 metri di profondità e 1.53 di altezza. Per un rendimento ottimale il collettore deve essere esposto a SUD. Con una tolleranza di 15 gradi non vi è calo di rendimento apprezzabile, oltre si (ma tanto è energia gratuita…). Il montaggio è oltremodo semplice, è esattamente come quello di uno scaldabagno elettrico, con la differenza che va montato all'esterno con la parte "grande e piatta" esposta al sole. L'allaccio elettrico serve a scaldare l'acqua in caso di necessità, ossia se viene consumata tutta e se magari piove da giorni.

 

Tempo di ammortamento dell'investimento.

Per un sistema di 2 metri quadrati (calcoli da vecchie tabelle in lire).

Calcolando 400 lire/kWh (tariffa ENEL di fascia superiore) otteniamo 1.022.000 lire/anno. Il tempo di ripagamento allora e' di circa 2-3 anni, a seconda del tipo di impianto installato.

Se il confronto viene fatto con il metano avremo un risparmio di 370.000 / anno. Tempo di ripagamento di 3-5 anni.

Impianti di maggiore dimensione hanno, in proporzione, un costo inferiore , quindi un tempo di ripagamento più rapido. Una apparecchiatura convenzionale, invece, non si ripaga mai.

La detrazione fiscale del 36% della spesa sostenuta  accelera il tempo del rientro dall'investimento (Legge 488-99 , quella delle ristrutturazioni). In poche parole occorre pagare tramite un bonifico con le stesse modalità per i lavori di ristrutturazione. In banca sanno quale è.

 

La durata di queste apparecchiature e' superiore ai 20 anni.
Nota: nel caso il pannello solare venisse alimentato con acqua proveniente da un addolcitore, leggere anche la sezione "addolcimento" per informazioni importanti.

 

Nella sottostante tabella è riportata la quantità media di acqua calda a 40 gradi ottenibile al giorno, a seconda del periodo dell’anno.

La differenza nei mesi più freddi non è dovuta, come qualcuno potrebbe pensare, al fatto che il sole di inverno scaldi meno, ma al fatto che le più frequenti giornate di maltempo abbassan la produzione MEDIA mensile di acqua calda.

 

PRODUZIONE ACQUA CALDA Litri/giorno a 40°C	HP 100	HP 150
GENNAIO	94	112
FEBBRAIO	135	162
MARZO	187	224
APRILE	231	277
MAGGIO	284	341
GIUGNO	353	423
LUGLIO	408	489
AGOSTO	394	473
SETTEMBRE	325	389
OTTOBRE	221	265
NOVEMBRE	131	157
DICEMBRE	88	106
TOTALE ANNUO (litri a 40°C)	86.000	104.000

 

 

 

Dettagli dei calcoli effettuati.

 

Dettaglio tecnico del calcolo della Riduzione delle emissioni di CO2

Il fabbisogno di energia elettrica di un'utenza monofamiliare (4 persone) per produrre acqua calda sanitaria con uno  scaldabagno elettrico è pari a 7,72 kWh/giorno. In Italia, per produrre un kWh elettrico, le centrali termoelettriche

emettono nell'atmosfera in media 0,70 kg di anidride carbonica (CO2) (fonte ENEL), uno dei principali gas responsabili dell'effetto serra.

Pertanto, lo scaldabagno in esame è responsabile dell'immissione nell'atmosfera di:

0,70 kg CO2/kWh * 7,72 kWh/giorno = 5,40 kg CO2/giorno,

Questo significa che, per la sola acqua calda sanitaria, utilizzando lo scaldabagno elettrico, una famiglia immette quotidianamente nell'ambiente 5,40 kg di CO2; (con una media pro capite di 1,35 kg/giorno).

Nel caso di una caldaia a metano, nella combustione si formano 0,25 kg CO2; per ogni kWh (termico); una famiglia di 4 persone quindi origine alla seguente produzione giornaliera di anidride carbonica: 1,74 kg CO2/giorno

Se fosse possibile con i collettori solari sostituire completamente lo scaldabagno elettrico o la caldaia a metano otterremmo rispettivamente un risparmio globale di 5,4 kg di CO2 e 1,74 kg di CO2 al giorno.

Non è possibile nella realtà sostituire completamente tali fonti, ma si può ridurre moltissimo il consumo.

 

Esempio di calcolo economico riferito ad un pannello con buona efficienza e superficie di 2mq (prezzi finali tasse comprese)
  

In Italia sono disponibili quasi 5kWh/mq giorno medi di insolazione . Allora 5 x 365 giorni x 2 mq x 0,7 (efficienza solare) = 2555 kWh. Moltiplicando per la tariffa elettrica ENEL di 0,18 €/kWh otteniamo 459€/anno di risparmio. Per la tariffa ENEL di fascia superiore il risparmio è ovviamente maggiore.

Il tempo di ripagamento allora e' di circa 2-4 anni, a seconda del tipo di impianto installato e dei consumi effettivi.

Se il confronto viene fatto con il metano avremo un risparmio di (2550 x 860 / 70% efficienza caldaia)/1000= 3132 Mcal/anno che al costo di 0,067 €/Mcal fornisce un risparmio di 209€/anno. Le spese di manutenzione, rispetto ad una caldaia a gas, sono inoltre virtualmente assenti e anche la durata è superiore.

  

 

 

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