Collettori sottovuoto e pannelli piani: ecco le soluzioni per ottenere ACS

Il mercato del solare termico, grazie alle detrazioni fiscali, è passato in questi anni dai circa 370mila metri quadrati annuali nel 2007 agli attuali 500mila mq con un giro d'affari di circa 500 milioni di euro (secondo Assolterm). Studiando la situazione attuale dei paesi europei è possibile ipotizzare, con una giusta politica di promozione delle fonti rinnovabili termiche, di arrivare nel 2020 all'installazione di circa 40 milioni di metri quadrati di pannelli.

La tecnologia in gioco è decisamente matura, ma in questi anni è stata messa in secondo piano a beneficio di impianti solari fotovoltaici: solo con un conto energia termico e una rimodulazione delle detrazioni fiscali del 55% sarà possibile stimolare gli attori e far decollare in questo periodo di crisi questo settore molto promettente. In questi anni il Conto Energia Termico

è stato molto discusso e ora grazie al "Decreto Romani", che recepisce la Direttiva Europea relativa al 20-20-20, è possibile trovare nell'articolo 28 una conferma alla prossima emanazione di questa nuova forma di incentivazione. L'articolo in particolare afferma che potranno beneficiare degli incentivi tutti i sistemi solari termici di piccole dimensioni installati sucessivamente al 31 dicembre 2011; purtroppo i decreti attuativi sono ancora nei cassetti dei ministeri competenti mentre al Gse è in fase di preparazione l'emanazione di questo nuovo sistema di incentivazione. Analizziamo ora le tipologie di pannelli a "bassa" temperatura utilizzati soprattutto per produrre acqua calda sanitaria che in alcuni limitati casi permettono di riscaldare gli ambienti.

Pannelli a fluido liquido con protezione

Normalmente questa famiglia di pannelli viene anche chiamata "pannelli piani" ed è costituita da una serie di componenti statici: l'assorbitore in questo caso è realizzato in materiale metallico come rame o acciaio nel quale sono saldate o fissate meccanicamente le tubazioni che contengono il fluido vettore. Per proteggere l'assorbitore e aumentarne la resa viene utilizzata una lastra in vetro infrangibile con una buona trasparenza alle radiazioni solari. Per limitare le dispersioni termiche viene posto un materassino di materiale isolante sotto e ai lati dell'assorbitore, infine il tutto viene raccolto in un box di contenimento per rendere stagna la struttura e proteggere i componenti interni.

Questa tipologia è molto diffusa per la sua semplicità e il buon rapporto qualità prezzo. I pannelli piani possono riscaldare il fluido fino a 90-95°C anche se la loro curva di resa diminuisce decisamente sopra ai 70-75°C. Normalmente questi pannelli vengono utilizzati attraverso la circolazione forzata del fluido vettore anche se esistono delle versioni dotate di serbatoio incorporato che permette una circolazione naturale del fluido: queste soluzioni sono comunque molto limitate visto il grande impatto estetico e sono ristrette a impianti di piccole dimensioni.

Pannelli a fluido liquido con tubi sotto vuoto (collettori a tubi sottovuoto)

Questa tipologia di pannelli solari, differentemente da quella precedente, è costituita da un collettore orizzontale al quale si collegano una serie di tubazioni metalliche verticali poste all'interno di tubazioni in vetro. La struttura in vetro è composta da 2 tubazioni in vetro borosilicato estremamente duro, capace di resistere a grandini anche superiori a 25mm di diametro. I due cilindri di vetro vengono saldati tra di loro e successivamente viene effettuato il vuoto all'interno delle due tubazioni. I pannelli prodotti con questa tecnologia riescono a limitare le dispersioni termiche e a garantire rese molto elevate anche in giornate con cielo nuvoloso: ciò accade perché i tubi sono capaci di assorbire la frazione di raggi infrarossi che attraversano le nuvole rendendo interessante l'utilizzo di questi sistemi anche in zone con basse temperature esterne.

Questa tecnologia permette di riscaldare il fluido fino a 110-120°C, permettendone l'utilizzo anche in campi non prettamente civili, come ad esempio l'alimentare o l'agricolo e, chiaramente, l'industriale. Il principale limite di questi sistemi è il maggior costo rispetto alla tecnologia precedente anche se la maggior resa permette di ottenere un ritorno economico nel tempo veramente notevole ed interessante.

Pannelli a fluido liquido senza protezione

Questa tipologia di pannelli è costituita da un corpo realizzato in materiale plastico che porta il vantaggio di avere un prodotto a basso costo adatto per il riscaldamento di piscine. Il pannello in questo caso non presenta una superficie di protezione sopra all'assorbitore e limita il riscaldamento del fluido a temperature non superiori a 40- 45°C, inoltre prodotti con materiali plastici di bassa qualità possono portare ad un rapido invecchiamento
del pannello.

Pannelli ad aria del tipo a cassetta

Sono costituiti da un contenitore a scatola con superficie superiore trasparente, normalmente di materiale plastico, e un isolamento, di solito costituito da materiali minerali, posto sul fondo e sulle pareti laterali. In questo caso l'assorbitore è una semplice lastra metallica sopra il quale scorre il flusso d'aria riscaldato. Non avendo fluidi che scorrono all'interno il pannello non presenta rischi di congelamento o di sovratemperature, questo però porta ad una resa globale del pannello decisamente bassa.

...e ora confrontiamo la resa dei pannelli su due diverse tipologie di edifici

1. Appartamento da 100 mq

Per confrontare le due tipologie di pannelli più diffusi (Pannelli piani e sottovuoto) dobbiamo fissare delle variabili in modo tale da avere dati coerenti e verificabili:
- appartamento da 100 mq (con fabbisogno medio giornaliero pari a 153 litri al giorno)
- accumulo da 300 litri e un sistema di controllo elettronico della stessa ditta
- inclinazione dei pannelli sarà di 25° posti esattamente a Sud
- due città (Roma e Venezia) con clima invernali diversi (inverno mite / inverno rigido)

Il fabbisogno energetico giornaliero di questo edificio-tipo risulta pari a 4.45kWh/giorno, che diventano 1446kWh di consumo all'anno.

CONCLUSIONE
Come possiamo notare in situazioni dove le temperature sono più miti (Roma) la differenza tra i due sistemi si attesta attorno al 9%, mentre a Venezia (dove la temperatura invernale risulta più rigida) il divario tra i due sistemi arriva al 14%. Con uno scarto così elevato la differenza di prezzo del sistema si ammortizza in tempi interessanti, rendendo il sistema a pannelli CPC più conveniente

2. Condominio medio di 10 appartamenti

Un secondo test molto interessante è confrontare le rese di questi campi solari a servizio di un condominio medio di 10 appartamenti.
Le variabili prese in esame sono:
- accumulo da 1000 litri e un sistema di controllo elettronico della stessa ditta
- inclinazione dei pannelli sarà di 25° posti esattamente a Sud
- due città (Roma e Venezia) con clima invernali diversi (inverno mite / inverno rigido)
In questo caso il fabbisogno giornaliero è pari a 2576 litri/giorno con un fabbisogno annuo pari a 24352kWh.

CONCLUSIONE
Con questi piccole differenze di resa, dal punto di vista economico risulta chiaramente più interessante utilizzare un sistema di pannelli piani.

Tutti i grandi utilizzatori di acqua calda sanitaria possono trarre enormi vantaggi da sistemi solari termici ma ogni caso si rivela comunque diverso e vale sempre la pena effettuare un'analisi energetica prima di effettuare una scelta basata solamente sul punto di vista economico.

A cura di: Andrea Bernardi Consulente Energetico