Quale e’ la differenza tra pannelli solari (collettori) e pannelli fotovoltaici?

 Si tratta di impianti ben diversi fra loro. Sia per i principi della fisica che vanno a sfruttare, sia per i componenti che utilizzano. In estrema sintesi il collettore è un apparato idraulico, mentre il modulo fotovoltaico è un apparato elettrico. Un collettore solare sfrutta la radiazione solare per scaldare l'acqua e alimentare il riscaldamento degli ambienti. Un modulo solare (detto anche modulo fotovoltaico o generatore solare) trasforma direttamente la radiazione solare in corrente elettrica.

Che cos’è l'Inclinazione della Superficie Captante ?

 il solare termico ha una grande particolarità. A seconda dell'uso che ne vogliamo fare, daremo al collettore una certa inclinazione: se l'utilizzo principale è riscaldare l'acqua che servirà ad alimentare il circuito di riscaldamento, vorrà dire che i nostri pannelli saranno inclinati di circa 60° rispetto al piano, in modo da poter captare maggior irradiazione nel periodo invernale. Se invece il nostro utilizzo è scaldare principalmente acqua calda sanitaria (A.C.S), per l'estate, l'inclinazione ideale sarà di circa 30°. Un inclinazione media garantisce ottime prestazioni sia d'estate che d'inverno, garantendo una abbondante produzione di acqua calda.

C'è un'orientamento ideale per l'impianto solare?

 L'orientamento ideale è di circa 30/40 gradi verso Sud, idem nel caso il tetto non guardi a Sud, ma sia orientato verso Est o ad Ovest. L'importante è non avere il tetto rivolto a Nord: in questo caso l'impianto solare è ovviamente inutile.....  Nel caso di tetti inclinati per il montaggio si usano delle staffe che fuoriescono dalle tegole senza compromettere in alcun modo la tenuta stagna del tetto, mentre nel caso di tetti piani si montano delle apposite staffe con sostegni triangolari orientati a 30/40 gradi. 

Che cos'e' la "radiazione solare al suolo" o "irraggiamento al suolo"?

 A causa dell'atmosfera terrestre, parte dell'irraggiamento solare sulla terra viene nuovamente riflesso nello spazio per effetto delle molecole dell'aria, del vapore acqueo o del pulviscolo atmosferico. L'intensita' massima dell'Irraggiamento al suolo e' pertanto inferiore al valore della costante Solare che secondo le piu' recenti misurazioni e' pari a 1367 W/m2. L'intensita' massima di Irradiazione solare misurata al livello del mare vale circa 1000 W/m2 in condizioni di giornata serena e a mezzogiorno. Tale valore e' fortemente influenzato dall'andamento delle condizioni atmosferiche.  

 Che cos'è la Latitudine ?

 La Latitudine e' la misura angolare dell'arco di meridiano compreso tra l'Equatore e il Parallelo passante per il punto; si misura da  0 a 90 gradi verso Nord e da 0 a -90 gradi verso Sud.

Che cosa si intende per inclinazione del tetto?  

 Anche se in fase di progettazione di un impianto viene richiesta l'inclinazione del tetto, non si tratta propriamente dell'inclinazione del tetto, ma di quella dei moduli solari. Con l'aiuto di appositi supporti e staffe i moduli possono essere installati nella corretta posizione anche quando il tetto presenti un'inclinazione o un orientamento sfavorevoli.Per sfruttare al meglio l'irraggiamento il tetto dovrebbe formare un angolo retto con il modulo solare. L'angolo di inclinazione o di posa ottimale dipende dalla latitudine geografica del sito. (Milano ad esempio si trova al 45° grado di latitudine, Palermo al 39°). Poiché il sole è più alto in estate e più basso in inverno, dipende dalla stagione in cui si desidera utilizzare l'impianto. Gli impianti solari producono il massimo rendimento nelle lunghe giornate estive. Da non confondere con l'inclinazione è l'orientamento verso sud. Nella prassi si è potuto osservare che la riduzione di rendimento provocata da piccoli scostamenti dai valori ottimali di inclinazione e orientamento è poco rilevante, mentre la presenza di ombreggiamenti temporanei sui moduli compromette in modo più significativo il rendimento dell'impianto.

Come funziona un impianto Solare termico ?

 Per Solare termico si intende un sistema in grado di trasformare l'energia irradiata dal sole in energia termica, ossia calore, che può essere utilizzato negli usi quotidiani, quali ad esempio il riscaldamento dell'acqua per i servizi sanitari  o il riscaldamento degli ambienti. La radiazione solare, dopo aver attraversato la copertura trasparente dei collettori solari o pannelli solari, investe la superficie esterna dell'assorbitore e la riscalda. All'interno di questo, in genere di forma tubolare, scorre il fluido termovettore o fluido vettore che, dopo aver assorbito energia termica, è convogliato in uno scambiatore di calore contente l'acqua da riscaldare denominato serbatoio di accumulo o boiler. In esso il fluido termovettore trasferisce parte della sua energia termica all'acqua (A.C.S.); il trasferimento di calore tra i due fluidi avviene in modo indiretto, attraverso una superficie metallica denominata serpentina, che viene avvolta dal liquido da riscaldare. La circolazione del fluido termovettore tra il collettore solare o pannello solare e lo scambiatore di calore si può realizzare in modo naturale o forzato, in funzione della posizione del pannello rispetto allo scambiatore di calore. Quest'ultima può essere più in basso o più in alto rispetto allo scambiatore. Nel primo caso, in seguito al riscaldamento del fluido termovettore per azione della energia solare, si innescano, in seno a questo, dei moti convettivi (ovvero quei moti che si producono all'interno di un fluido, dovuti allo spostamento di porzioni calde di esso verso parti fredde e viceversa ), che lo inducono a trasferirsi verso l'alto. Di conseguenza altro liquido più freddo viene richiamato dal basso verso l'interno dell'assorbitore. Così l'azione continua dell'irraggiamento permette una circolazione naturale del fluido caldo verso lo scambiatore e del fluido più freddo verso il pannello.

Quali tipi di sistemi solari termici esistono ?

Esistono due tipi di sistemi solari termici.
I sistemi con pannelli solari a circolazione naturale e i sistemi con pannelli solari a circolazione forzata.
Semplificando, i sistemi con pannelli solari a circolazione naturale si riconoscono dalla presenza di un serbatoio sopra i pannelli stessi. In realtà le differenze sono assai più marcate (anche per i costi).

Come funziona un impianto solare termico a circolazione forzata ?

Nei sistemi solari termici a circolazione forzata, l'acqua per salire e riscaldarsi ha bisogno di essere spinta forzatamente con un sistema di pompaggio - da qui il nome - ossia spinta da una pompa elettrica che consuma energia

Inoltre per funzionare hanno bisogno di specifici componenti:

- un numero maggiore di pannelli solari termici (50% in più)

- una centralina di controllo elettrica, che pure consuma energia

- sonde di controllo

- tubature più lunghe che nei sistemi solari a circolazione naturale.

I sistemi a circolazione forzata, tuttavia sono l'unica alternativa ai sistemi a circolazione naturale quando si vuole disporre sul tetto di una grande superficie captante; la limitazione dei pannelli a circolazione naturale risiede proprio nel fatto che non e' possibile collegare piu' di due pannelli in serie.

 

 

 

 

Che cos'è un collettore solare?

il collettore solare, detto anche pannello solare o pannello solare termico, è un dispositivo atto alla conversione della radiazione solare, in energia termica e al suo trasferimento verso un boiler o accumulatore di A.C.S. per un uso successivo.

Quale tecnologie costruttive sono applicate ai pannelli solari termici ?

 

Il solare termico a bassa temperatura consta di tre tecnologie di base:

- a)Pannelli in materiale plastico      - b) Collettori piani vetrati       - c) Collettori sottovuoto

 

I pannelli in materiale plastico sono caratterizzati dai costi più bassi ma il loro impego e' limitato al periodo 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 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 boiler o serbatoio di accumulo deve 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 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). Sono nella maggior parte dei casi di forma tubolare, permettendo l'inclinazione ottimale della piastra captante, anche se disposti secondo superfici orizzontali o verticali.

I pannelli solari termici funzionano anche l'inverno ? 

 L'impianto di pannelli solari funziona 12 mesi all’anno. Ovviamente, durante i mesi invernali (soprattutto da novembre a febbraio) il sole ha un minore rendimento, pertanto i pannelli solari vengono utilizzati in "integrazione" con l’impianto tradizionale, che ne riceve comunque l’acqua pre riscaldata. Quindi si ottiene un risparmio notevole anche d’inverno.
Per questo non si deve mai escludere i pannelli solari, né tanto meno scaricarli.
I pannelli solari rimangono in funzione 12 mesi all’anno, garantendo eccezionali prestazioni anche nei mesi più freddi, anche con temperature esterne al di sotto degli 0°C in presenza di radiazione o soleggiamento.

Che cos'è l' A.C.S.? (Acqua Calda Sanitaria)

 Abbreviato in A.C.S. è l’acqua normalmente utilizzata per il consumo del bagno e della cucina. Proviene dall’acquedotto e viene riscaldata tramite riscaldatori che utilizzano combustibili tradizionali (scaldabagno, caldaia, etc.) oppure con il sole attraverso impianti solari.

Che cos'è un boiler solare?

 Il boiler o serbatoio di accumulo dell'acqua calda sanitaria  e' un componente dell'impianto solare da abbinare direttamente al pannello o colletore solare, nel quale circola attraverso una apposita serpentina, il fluido vettore. Normalmente la sua capacita' varia da un minimo di 150 litri per un nucleo familiare di 2-3 persone, oppure da 300/400 litri per un nucleo di 4-6 persone, fino anche a 2000 litri ed oltre per alberghi o comunita'.
Il boiler o serbatoio di accumulo, serve appunto per contenere l'acqua calda, prodotta dai pannelli o collettori, mantenendola calda anche per diversi giorni, al fine di utilizzarla quando effettivamente serve all'interno della giornata, o per avere una buona scorta di acqua calda anche se per diversi giorni non c'è stato sufficiente sole per scaldare nuova acqua.
Ne consegue che migliore e' l'isolamento termico del serbatoio, maggiore sara' la sua dimensione, ma maggiore sarà il rendimento dell'impianto solare in generale.

Che cos'è l' integrazione?  

 Si dice quando un sistema solare viene connesso con un impianto di tipo tradizionale. Durante il periodo invernale, il sistema solare funge da pre-riscaldatore alla caldaia per la produzione di A.C.S. acqua calda sanitaria. In pratica la caldaia non riceve acqua direttamente dall’acquedotto, ma dall’impianto solare, già riscaldata.

Che cos'è l' anodo al magnesio ?

 Barra in magnesio (Mg) solitamente posta all’interno del boiler o serbatoio di accumulo, che contiene acqua calda sanitaria, allo scopo di evitare che le eventuali correnti vaganti che si formano all’interno possano innescare processi di corrosione della superficie in ferro dei serbatoi. Il magnesio è un metallo a carica debole rispetto al ferro, quindi attira per primo le cariche negative che si formano con il riscaldamento dell’acqua, consumandosi. L’anodo va sostituito periodicamente.

Cosa sono le Correnti Galvaniche?

 La corrosione galvanica ha luogo quando due metalli differenti, abbastanza lontani tra loro nella scala galvanica, sono immersi nello stessa soluzione salina e sono anche in contatto elettrico tra loro. In tal caso, poiché ogni metallo assume spontaneamente un potenziale elettrico differente, se questa differenza è abbastanza grande, si genera corrente galvanica che circola nel circuito (come in una pila di Volta) e porta alla corrosione del materiale meno nobile.

Che cos'è la curva di efficienza?

  Curva che descrive la variazione dell’efficienza di conversione di un collettore solare al variare delle condizioni di temperatura ambiente, temperatura collettore e irraggiamento solare.  

Che cos'è la curva di prelievo?

 Curva realizzata simulando un prelievo da un serbatoio solare di accumulo e registrando, in continuo, la temperatura dell’acqua di uscita.

Che cos'è l' efficienza?

 Capacità di sfruttamento di una determinata energia. Nei pannelli solari termici è la capacità di tradurre in calore l’energia solare captata dai collettori solari. Nei sistemi solari per produzione di acqua calda sanitaria (A.C.S.), è la capacità di produrre acqua calda.

Che cos'è il fluido vettore?

 Detto anche “fluido di scambio”, “glicole” o volgarmente “antigelo”. Presente negli impianti solari a scambio termico, è deputato a raccogliere calore dal sole nei collettori solari e a trasferirlo nel serbatoio di accumulo di acqua calda sanitaria, dove avviene lo scambio termico.

Che cos'è il joule?

 Unità di misura dell’energia. Un Megajoule (1.000.000 joules) = 238,90 kcal.

Cosa sono le Kcal?

 Chilocalorie = 1.000 calorie. Unità di misura del calore. 1 kcal: calore necessario ad innalzare di un grado un litro d’acqua.

 

Cosa sono i pannelli radianti?

 Riscaldamento a pavimento, cioè a bassa temperatura, adatto all’integrazione con pannelli solari.

Quali autorizzazioni sono necessarie per istallare un impianto Solare Termico?

 In linea di principio un impianto solare termico può essere installato senza alcuna autorizzazione: é sufficiente  una semplice dichiarazione di inizio attività, che  sostituisce di fatto un'autorizzazione automatica, come richiesto per qualsiasi tipo di lavoro di manutenzione straordinaria. Se si tratta di un edificio in costruzione è preferibile integrare il tetto solare nella licenza stessa dell'edificio in costruzione. Qualora il tetto o le superfici di copertura dell’abitazione siano “parti comuni” di un condominio, e’ necessario inoltrare apposita richiesta all’amministratore.

Quanto tempo puo' durare un impianto Solare Termico?

 Nelle analisi tecniche ed economiche si usa accreditare l’impianto di una vita complessiva di 20 anni. Nella pratica è opportuno considerare separatamente i componenti economicamente più significativi. I collettori vetrati piani, che sono attualmente i più venduti nel mondo, hanno una durata di vita superiore a 20 anni. Generalmente la garanzia, fornita dai produttori sul mantenimento delle prestazioni energetiche, è di 5 anni, in alcuni casi può eccezionalmente arrivare fino a 10 anni. Anche per i serbatoi, che rappresentano l’altro componente economicamente rilevante dell’impianto, la garanzia si estende normalmente a 5 anni. Per gli altri componenti la durata di garanzia è di 2 anni. Un impianto correttamente dimensionato, installato e gestito può tranquillamente superare la vita “tecnica” sopra ricordata. A tal fine è fondamentale prevedere un programma di manutenzione ordinaria e straordinaria, che, mediante interventi periodici con cadenza annuale o biennale, tenga sotto controllo lo stato dell’impianto e le prestazioni.